粉煤灰综合利用技术发展现状

粉煤灰综合利用技术发展现状

发表时间：2019-09-12T09:34:25.453Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：吴伟丰

[导读] 摘要：针对粉煤灰的综合利用这一方面，归纳与总结了当前国内对粉煤灰综合利用技术发展的水平，指出了国内技术与发达国家在本技术领域的差距与原因，以及未来发展粉煤灰资源化应用技术的方向。

广州大学土木工程学院广州广州 510006

摘要：针对粉煤灰的综合利用这一方面，归纳与总结了当前国内对粉煤灰综合利用技术发展的水平，指出了国内技术与发达国家在本技术领域的差距与原因，以及未来发展粉煤灰资源化应用技术的方向。

关键词：粉煤灰；资源化；高附加值；综合利用

我国有丰富的煤炭资源，当前电力工业的发展，仍然是以燃煤的火力发电为主。随着火电厂规模的不断扩大，粉煤灰排放量急剧增长。据统计，2014年粉煤灰排放量已高达5.78亿吨，已成为现今国内最大宗工业固废。

如何做好粉煤灰的综合利用，已成为目前电力行业乃至全国面对的一大迫切问题。自从发现粉煤灰具有火山灰效应以来，粉煤灰在建筑材料中已经得到广泛应用，而且在污水治理、农业、金属回收及其它功能材料方面也有了一定的应用。但是与世界发达国家相比，我国目前粉煤灰资源化综合利用水平偏低，利用率较低且主要集中在建筑材料等低附加值方面。

1. 国内技术发展现状

随着技术的发展和进步，我国每年的粉煤灰综合利用率都在稳步提高。我国“八五”期间的粉煤灰综合利用率为35.8%，到2014年已经提高到了70.07%，粉煤灰利用率一直在持续提高。

目前我国粉煤灰的综合利用技术有近200项,其中得到实施应用的近70项,主要有以下几类[1,3,5,6,8]：

(1)建材制品方面的应用。此类用灰量约占粉煤灰利用总量的35%左右,主要制品有:粉煤灰水泥(掺量30%以上),代粘土做水泥原料, 普通水泥(掺量30%以下),硅酸盐承重砌块和小型空心砌块,加气混凝土砌块及板,烧结陶粒,烧结砖,蒸压砖,蒸养砖,高强度双免浸泡砖,双免砖,钙硅板等。

(2)建设工程方面。此类用灰量约占总用灰量的10%,主要有:粉煤灰用于大体积混凝土, 泵送混凝土,高低标号混凝土,灌浆材料等。

(3)用于道路工程。这部分用灰量占总用灰量的20%,主要有:粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层, 粉煤灰沥青混凝土,粉煤灰用于护坡、护堤工程和刚粉煤灰修筑水库大坝等。

(4)农业应用[4]。这部分用灰量占总用灰量的15%,主要用于:改良土壤,制作磁化肥,微生物复合肥,农药等。

(5)从粉煤灰中提取矿物和高附加值利用[8]。这部分用灰量约占总利用量的5%,如:从粉煤灰中提取微珠、碳、铁、铝、洗煤重介质,冶炼三元合金,制造高强轻质耐火砖,作为塑料、橡胶等的填充料,制作保温材料和涂料等。

2. 国外技术发展水平

国外粉煤灰的综合利用最早可追溯到20世纪20年代，当时一些发达国家开始对粉煤灰进行研究。国外粉煤灰的资源化利用备受重视，综合利用率很高，如荷兰达到100%，意大利达到92%，丹麦90%，比利时73%等，粉煤灰已广泛应用于建材、建工、交通、农业、化工和冶金等行业。粉煤灰利用率最高、技术经济效果最好的利用方式主要体现在建材工业和建筑工程领域。针对粉煤灰的某些特定组分，发达国家最早从精细化工利用方面，提取粉煤灰中的特性组分开展研究，并取得了比较满意的成果[1,2,3,4,6]。

国外粉煤灰利用新途径和新工艺有以下几种：

（1）粉煤灰处理矿山酸性废水

粉煤灰处理污水机理复杂,一般认为是吸附、凝聚、助凝和沉淀综合作用的结果。Penney等利用粉煤灰处理矿山酸性废水，使废水中重金属含量减少并提高了废水pH值；GSteenbruggen,GGHollman利用粉煤灰合成沸石,通过沸石化过程,阳离子交换容量从0.02meq•g-1增加到2.4meq•g-1。吸附实验表明,沸石化粉煤灰吸附重金属离子的能力大小为:Cu>Cd-Zn>Ni。在南非，Gitari等对粉煤灰处理矿山酸性废水效果进行了测试，并提出了处理废水中硼、镁、锶、钼和巴等溶解物的新工艺。

（2）烟气脱硫处理[4]

1988年美国EPA和美国Acuetx公司开发出AD-V ACH几工艺,用脱硫灰和Ca(OH)2混合制备高活性吸收剂,喷入尾部烟道。相对于原来50%的脱硫率,再循环率为2时,可获得80%的附加脱硫率。用研磨的粉煤灰制备的吸收剂,在△T为11℃,Ca /S小于或等于1.2时,更可获得90%的脱硫率,钙利用率在70%-80%之间。

（3）粉煤灰综合利用新工艺

①波兰Groszowice水泥厂用碱溶法可从含30% Al2O3的粉煤灰中提取氧化铝，其工艺流程为：粉煤灰、纯碱和石灰石在高温下熔融冷却，用水浸泡熔块，浸出液经脱硅处理后，用烟气中CO2进行碳酸化，析出Al(OH)3沉淀，煅烧即得到Al2O3，熔块浸渣可作为生产硅酸盐水泥的原料。

②在一些粉煤灰综合利用的传统途径上，国外学者经过不断探索，也提出一些综合利用新工艺，如现有粉煤灰砖烧结温度在925-1050℃，存在抗冲击强度低等缺点，印度学者Chandra等将叶蜡石、六偏磷酸钠、纯碱等混合制成烧结活化剂，可明显降低粉煤灰砖烧结温度，并提高砖的抗冲击强度40%以上。

③粉煤灰在制备新型材料方面也具备一定用途。美国学者LuZhe等研究将精细煤粒燃烧后产生的粉煤灰用于制备聚合物复合材料。在韩国，KimChul-Hwan等研究将粉煤灰作为一种新的造纸原料，并通过电子显微镜分析粉煤灰提高纸张抗拉强度和内部粘结强度的原理。

3. 国内市场需求状况

近年来，随着资源需求量的增加，粉煤灰产量呈逐年上升趋势。中国1995年粉煤灰排放量约1.25亿吨，2000年粉煤灰排放量约1.5亿吨，2009年粉煤灰排放量约3.75亿吨，根据灰色预测模型估计到2020年中国粉煤灰排放量将达到9亿吨。如果不对粉煤灰加以处理，一旦排放到环境中，将会对水、空气、土壤造成不同程度的污染和破坏，同时对生物体也产生极大危害。随着人们对环境保护的迫切需要，粉煤灰综合利用成为了一个新兴的产业。

电力行业石粉煤灰的产生大户，从2002年起，我国火电装机容量呈现出爆炸式增长，粉煤灰产生量也急剧增加。从2001年的1.54亿吨增加到了2013年的5.8亿吨，增加了3.1倍。2014年粉煤灰产生量约5.78亿吨，较2013年的5.80亿吨略有降低。这主要是由于燃煤发电量减少导