關(guān)于我國(guó)粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀淺析

　　1.粉煤灰的基本性能

　　1.1粉煤灰的化學(xué)組成

　　燃料煤由有機(jī)物及無(wú)機(jī)物共同組成。有機(jī)物主要成分為碳、氫及氧；無(wú)機(jī)物主要成分為高嶺石、方解石和黃鐵礦。無(wú)機(jī)物經(jīng)燃燒后成灰渣，其主要成分為硅、鋁、鐵氧化物及一定量的鈣、鎂、硫氧化物。粉煤灰的元素組成為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：O 47.83，Si 11.48～ 31.14，Al 6.40～22.91 ，F(xiàn)e 1.90～18.51， Ca 0.30～25.21， K 0.22～3.10，Mg 0.05～1.92，Ti 0.40～1.80， S 0.03～4.75，Na 0.05～1.40， P 0.00～0.90，Cl 0.00～0.12，其他 0.50～29.12。

　　1.2粉煤灰的礦物組成

   　　粉煤灰在鍋爐中燃燒時(shí)，其無(wú)機(jī)礦物經(jīng)過(guò)分解、燒結(jié)、熔融及冷卻等過(guò)程。冷卻后的粉煤灰基本上可分成玻璃體及晶體礦物兩類。冷卻速度較快時(shí)，粉煤灰的玻璃體含量較大；相反，冷卻速度較慢，玻璃體容易析晶。一般晶體礦物為石英、莫來(lái)石、磁鐵礦、氧化鎂、生石灰及無(wú)水石膏等，非晶體礦物為玻璃體、無(wú)定形碳及次生褐鐵礦，其中玻璃體含量占50％以上。

　　1.3粉煤灰的結(jié)構(gòu)

　　粉煤灰的結(jié)構(gòu)是在粉煤灰燃燒和排除過(guò)程中形成的，比較復(fù)雜。在顯微鏡下觀察，粉煤灰是結(jié)晶體、玻璃體及少量未燃碳組成的一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的混合體。

　　2.我國(guó)粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀   

　　我國(guó)粉煤灰綜合利用工作，長(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)家的重視。早在50年代已開始在建筑工程中作混凝土、砂漿的摻和料，在建筑工業(yè)中用來(lái)生產(chǎn)磚，在道路工程中作路面基層材料等，尤其在水電建設(shè)大壩工程中使用最多；60年代開始粉煤灰利用重點(diǎn)轉(zhuǎn)向墻體材料，研制生產(chǎn)粉煤灰密實(shí)砌塊、墻板、粉煤灰燒結(jié)陶粒和粉煤灰粘土燒結(jié)磚等；70年代，國(guó)家為建材工業(yè)利用粉煤灰投資不少，而利用問(wèn)題沒有解決好；到80年代，國(guó)家把資源綜合利用作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項(xiàng)重大經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策，使粉煤灰綜合利用得到了蓬勃的發(fā)展；1990年粉煤灰排放量為6700萬(wàn)t，利用量為1900萬(wàn)t，利用率為28.3％；1995年排放量為9936萬(wàn)t，利用量為4145萬(wàn)t，利用率已達(dá)42％；2000年排放量為1.2億萬(wàn)t，利用量為7000萬(wàn)t，利用率為58％。粉煤灰的排放量、利用率呈同步增長(zhǎng)，尤其上海近幾年來(lái)粉煤灰利用率100％，為全國(guó)之首。

　　2.1在建筑材料工業(yè)中的應(yīng)用

　　我國(guó)粉煤灰綜合利用始于建材領(lǐng)域，至今己有50多年的歷史，積累了一系列生產(chǎn)、利用和管理方面的經(jīng)驗(yàn)。就全國(guó)而言，生產(chǎn)建筑材料利用粉煤灰的量最大，約占利用總量的35% , 而且利用途徑和方式也最多。粉煤灰生產(chǎn)的建筑材料主要有:粉煤灰水泥、代替粘上做水泥原料、普通水泥、硅酸鹽水泥、硅酸三鈣水泥、硫酸鋁酸鈣水泥、低體積質(zhì)量油田水泥、早強(qiáng)水泥等，有的粉煤灰摻量達(dá)75％；硅酸鹽承重砌塊和小型空心砌塊、加氣混凝上砌塊及板、燒結(jié)陶粒、燒結(jié)磚、蒸壓磚、蒸養(yǎng)磚、高強(qiáng)度雙免浸泡磚、雙免磚、鈣硅板等。

　　粉煤灰建筑制品可分為非燒制和燒制型，非燒制粉煤灰建筑制品的諸多產(chǎn)品中，最先得到開發(fā)的是蒸養(yǎng)制品，這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是利用粉煤灰具有的火山灰活性，與含鈣物質(zhì)配合，在一定溫、濕度條件下與之發(fā)生反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物而獲得一定強(qiáng)度和其他性能。這類制品生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格，設(shè)備比較復(fù)雜，其中每一種產(chǎn)品又各具特色。它們各自的工藝條件不同，對(duì)粉煤灰的品質(zhì)要求及用量也不同， 而且，不同產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)要求也各有特點(diǎn)。

　　2.2在建設(shè)工程方面中的利用

　　此類用灰量約占總用灰量的10%,主要有:粉煤灰用于大體積混凝上，泵送混凝上，高低標(biāo)號(hào)混凝上，灌漿材料等。粉煤灰混凝上應(yīng)用面極廣，在土木工程了、水利工程、建筑工程以及預(yù)制混凝上制品和構(gòu)件等方都面可廣泛使用。只有開發(fā)粉煤灰產(chǎn)品和選用符合質(zhì)量要求的原狀灰，且在混凝上中合理使用，才能符合各種類別和不同等級(jí)的混凝上的質(zhì)量要求。

　　2.3粉煤灰在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

　　從粉煤灰中提取高純明礬用以合成礬土、粉煤灰制備SiC粉末及粉煤灰制取玻璃陶瓷等。

　　2. 4在水利、道路工程的應(yīng)用

　　這部分用灰量，占總用灰量的20% ,主要有:粉煤灰、石灰石砂穩(wěn)定路面基層，粉煤灰瀝青混凝土，粉煤灰用于護(hù)坡、護(hù)堤工程和用粉煤灰修筑水庫(kù)大壩等。

　　2.5在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

　　這部分粉煤灰的用量，占總用灰量的15% ,主要用于:改良土壤，制作磁化肥，微生物復(fù)合肥，農(nóng)藥等。粉煤灰的農(nóng)用具有投資少、用量大、需求平穩(wěn)、潛力大等特點(diǎn)，是適合我國(guó)國(guó)情的重要綜合利用途徑。目前，我國(guó)粉煤灰的農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究主要是粉煤灰的改土效果和肥料價(jià)值。雖然粉煤灰中的硅成分主要是玻璃體部分與鋁元素結(jié)合呈柱狀晶體，不能直接被農(nóng)作物吸收，但SiO2與Mg（OH）2 和K(OH)在9000oC的高溫下可以燒結(jié)形成化合物。這種化合物中的硅、鎂、鉀等元素易被農(nóng)作物吸收，所以粉煤灰通過(guò)技術(shù)加工可以制成肥料。另外，粉煤灰磁化肥具有明顯的增產(chǎn)作用，粉煤灰磁化肥是以粉煤灰為載體，加上有效養(yǎng)分，具有獨(dú)特磁作用的肥料。其營(yíng)養(yǎng)豐富，磁化肥便于形成易為作物吸收的營(yíng)養(yǎng)單元，不僅可以提高化肥的利用率，而且可以大量利用粉煤灰。

　　2.6在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

　　主要為粉煤灰在廢氣、廢水處理中的應(yīng)用：粉煤灰比表面積大、多孔，具有很好的吸附性和沉降作用。能吸附污水中懸浮物、脫除有色物質(zhì)、降低色度、吸附并除去污水中的耗氧物質(zhì)。而具有較好的除氟能力。用粉煤灰制成的脫硫劑的脫硫效率要高于純的石灰脫硫劑，這是因?yàn)闅猓谭磻?yīng)中吸收劑比表面積的大小是反應(yīng)速率快慢的主要決定因素。在適當(dāng)?shù)幕?、石灰比和反?yīng)溫度時(shí)，脫硫率可達(dá)到90%以上。

　　2.7粉煤灰在塑料、橡膠等方面的應(yīng)用

　　粉煤灰作為塑料、橡膠工業(yè)中填料的研究也是值得重視的。采用鋁酸酯活化處理風(fēng)選粉煤灰微珠，可以大大增加粉煤灰微珠與酚醛樹脂的相容性，從而提高微珠酚醛復(fù)合材料的力學(xué)性能，使制造成本大大降低。將粉煤灰通過(guò)磨細(xì)、焙燒、表面活性處理后，可作為橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填充劑，從而大大降低橡膠制品的生產(chǎn)成本。

　　3. 粉煤灰應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向   

　　總的來(lái)看，粉煤灰用于砌筑、回填技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單且吃灰量大，屬于大力推廣應(yīng)用技術(shù);粉煤灰高強(qiáng)混凝土仍是需要完善發(fā)展的技術(shù);粉煤灰空心燒結(jié)磚、粉煤灰混凝土空心小砌塊等建筑制品方面的應(yīng)用技術(shù)是今后的發(fā)展熱點(diǎn)，也有必要在大工業(yè)化生產(chǎn)中繼續(xù)摸索，完善其工藝技術(shù)參數(shù)。今后重點(diǎn)開發(fā)研究的技術(shù)課題在以下幾個(gè)方面：

　　3.1大摻量粉煤灰制品

　　無(wú)論從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，還是從節(jié)約土地、降低成本來(lái)說(shuō)，大摻量粉煤灰制品都將是下一步發(fā)展的趨勢(shì)。

　　3.2重點(diǎn)從發(fā)展磚系列產(chǎn)品

　　制品在免燒結(jié)、免蒸養(yǎng)自然養(yǎng)護(hù)工藝中其粉煤灰摻量能達(dá)到80%以上，有效外加劑的使用，可使制品不僅可以采用干壓成型生產(chǎn)，也可以采用擠出成型法來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，提高勞動(dòng)效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

　　4. 結(jié)論    

　　粉煤灰科學(xué)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性、邊緣性科學(xué)技術(shù)。其技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，依賴于其它學(xué)科的最新進(jìn)展。若能合理利用，則既能夠用來(lái)化解粉煤灰所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，又能夠?qū)⑵渥鳛橐粋€(gè)新興的資源以發(fā)展多種實(shí)用性產(chǎn)品?！?