我国粉煤灰综合利用现状及发展趋势.doc

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从环境保护和能源可持续发展角度，介绍了我国将粉煤灰用于混凝土、筑路与填筑、建筑制品、农业和精细利用等的情况。分析了 粉煤灰的微粒、微量元素和放射性对人体危害情况，提出了粉煤灰的利用方向。
粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的一种工业废渣。早在1914年，美国人Anon发表了“煤灰火山特性的研究”，首先发现粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。而对粉煤灰在混凝土中的应用进行比较系统的研究是由美国伯克利加州理工学院的RE维斯在1933年后开始的。 我国有丰富的煤炭资源，近代电力工业的发展也仍然以燃煤火力发电为主。由于燃煤机组的不断增加，电厂规模的不断扩大，导致了粉煤灰排放量的急剧增长。1985年火电厂排灰渣总 量为3768万，到1995年增加到9936万，平均每年增加560万。按目前的煤种，以全国平均计算，每增加10MW机容量每年约增加近万吨粉煤灰排放量，2000年粉煤排放量达到1.6亿t。 对我们这个水资源缺乏，可耕地人均占有率很低的国家来说，如何利用和处置好粉煤灰是一个十分重要的问题。
1　粉煤灰的开发应用现状
粉煤灰的综合利用，长期以来受到国家的高度重视，近年来也取得了较大成就。归纳起来， 粉煤灰主要应用于建材、建工、筑路、回填、农业及资源回收等几方面。
11　粉煤灰混凝土
粉煤灰混凝土应用面极广，在土木工程（包括水利工程）、建筑工程以及预制混凝土制品和构件等方面都可广泛使用。其中粉煤灰在混凝土中的应用技术开发始于50年代初期，至今一直都是很活跃的研究课题。通过粉煤灰在混凝土中的应用基础研究、性能研究、工程研究等，进一步认识到对粉煤灰的“形态效应”、“活性效应”、“微集效应”等，必须在应用技术中充分注意，才能控制和保证粉煤灰混凝土的质量，同时也证实了粉煤灰在混凝土的应用中存在着一定的“负因素”和“变易性”。只有开发粉煤灰产品和选用符合 质量要求的原状灰，并在混凝土中合理使用，才能符合各种类别和不同等级的混凝土的质量 要求。
12　粉煤灰用于筑路与填筑中
粉煤灰在工程中作为填筑材料使用，是大用量、直接利用的一种重要途径。国外已广泛应用于道路路堤和广场、机场、港区的地基，以及用于拦水坝和地貌改造等工程。国内近十年来也开始在高等级道路路堤和工程回填中应用。粉煤灰填筑工程的特点，首先是投资少、上马快，不像粉煤灰在建材产品中的利用那样 ，要花费较多的投资兴建工厂。填筑路堤或工程回填，只要提供运灰工具和摊铺、碾压机械 ，就可以进行施工。其次是用灰量大，如上海沪嘉高速公路，按路堤高27m，路幅26m计， 每公里可用湿灰约10万t。这个用量相当于一个年产加气混凝土10万t工厂的用灰量，或相当于年产15亿块粉煤灰粘土烧结砖的用灰量。再次，对灰的质量不像使用在水泥、混凝土 中那样严格，不论是干灰、湿灰都可使用。
13　粉煤灰建筑制品
粉煤灰建筑制品可分为非烧制和烧制型，非烧制粉煤灰建筑
制品的诸多产品中，最先得到开 发的是蒸养制品，在60年代，硅酸盐砌块、蒸养粉煤灰砖、大型硅酸盐墙板、蒸养粉煤灰加 气混凝土等已出现，80代后期以来，随着各种外加剂技术的发展，自然养护的产品有所发展 。这类产品的特点是利用粉煤灰具有的火山灰活性，与含钙物质配合，在一定温、湿度条件 下 与之发生反应，生成水化产物而获得一定强度和其他性能。这类制品生产工艺要求严格，设 备比较复杂，其中每一种产品又各具特色。它们各自的工艺条件不同，对粉煤灰的品质要求 及用量也不同，而且，不同产品的应用技术要求也各有特点。 粉煤灰烧制型建筑制品主要是利用粉煤灰代替部分粘土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等，掺加粉煤灰生产陶质制品，是很有发展前途的新型建筑材料。
14　粉煤灰农业方面的应用
粉煤灰颗粒组成主要是粗颗粒（0.25～0.01mm）和细颗粒（0.005～0.001mm）。根据卡 庆斯 基土壤质地分类制标准，按照颗粒组成，粉煤灰相当于紫砂土、砂壤土和轻壤土，持水特性 与类似 质地土壤相一致。保持水分除靠颗粒之间的毛细管孔隙外还在颗粒破碎球体的洞穴和蜂窝状 孔隙内蓄水。粉煤灰的颗粒结构决定了与土壤水分相比，粉煤灰水分更易被植物利用。上述 特性在农业中得到了充分肯定。此外粉煤灰在改良土壤、育秧、覆盖越冬作物，用粉煤灰制 作硅钙肥、磁化粉煤灰、与腐植酸混合的堆积肥，灰场覆土造田，用粉煤灰回填坑洼地和矿 区塌陷区复垦造地等方面收效显著。
15　粉煤灰精细利用
粉煤灰是空心玻璃体等组分的混合物，其中玻璃微珠系硅铝质玻璃体，碳以多孔状碳粒和碎 屑状碳粒出现在富铁玻璃珠中。颗粒的形态、密度和成分均有差异，利用途径和经济价值也 不尽相同。因此通过一定的化学或物理方法将它们从粉煤灰中分选或提取出来，做到物尽其 用，虽然耗灰量不大，但粉煤灰的利用价值较高，故称为精细利用，亦称高附加值利用。粉煤灰是包含多种元素的重要资源，因此，粉煤灰精细利用项目甚多，国外研制的项目也不少，但真正能够形成生产力，又能坚持下来的不多。我国已研究开发的项目有：粉煤灰漂珠 、沉珠的分选和利用；粉煤灰中碳粒的分选和利用；粉煤灰中富铁玻璃微珠的分选和利用以及粉煤灰中铝的提取等等。
2　粉煤灰的环境危害
粉煤灰应用中的污染随着科学技术的发展及人类生活水平的提高及人们对生存环境的质量要求而不断得到重视。粉煤灰为颗粒粒径分布相当分散的粉末，同时粉煤灰尚含有一定量的放射性元素及微量元素，因此，粉煤灰对健康及安全的影响引起了人们的普遍关心。
21　细粒粉煤灰的影响
粉煤灰的粒径大部分小于100微米，其中小于10微米的颗粒能飘浮在大气内。众所周知， 粉煤灰的主要组成为二氧化硅，其含量在40％～60％；因此，人们很关心它对大气环境的影响。实际上粉煤灰内以石英形态存在的数量不高，在我国波动于1％～16％，平均值为6 4％。粉煤灰对致变性及动物方面的研究也证实了其生物学活性很低。英国中央电力局主持的致变性研究同时证实，在粉煤灰样品中未发现有主要的致变活性。临床研究亦显示粉煤灰不会引起任何胸腔损伤。
22　粉煤灰中微量元素的影响
粉煤灰主要由硅、铝、铁、钙、硫、钾、钠等元素组成，此外，尚有一定量的镉、砷、铬、 铅、汞、铜　锌、镍等对人体健康不利的微量元素。粉煤灰的微量元素含量与煤种、煤源及粉煤灰的排放量有关。但是,通过宝钢上海港务局作业及上海宝钢粉煤灰填筑层的监测结果表明：参照有关标准监测,粉煤灰中有毒、有害元素含量,远远低于国家标准。粉煤灰填筑后地下水质量大多与原地下水接近，基本没有影响。加拿大的工程检测数据表明，其地下水质都是合格的。而且还表明，影响的范围是有限度的，因为溶出流经粘土后，部分元素将被粘土吸收,起到滤吸作用。同时通过对粉煤灰中5种微量元素如对农作物的影响跟踪调查研究表明， 实际样与普通对照样没有明显差别，粮食中5种微量元素都未超过国家食品卫生标准
23　粉煤灰放射性的影响
在人类日常生活环境中，到处都存在着微量天然的放射性物质，主要的为铀-238(238U)，钍 -232(232Th)，镭-226(226Ra)及钾-40(40K)等4种放射性元素。我国粉煤灰从总体来看，其辐射指标未超过GB6763-86的规定，可用于建材制品的生产，就 各地区粉煤灰比活度来分析，浙、甘、陕、豫、湘、黔及上海、成都地区的粉煤灰，其放射 性指数均未超过标准，但广西省粉煤灰明显超标。由各种原材料组成的工程材料如建筑制品，其放射性指数具有机械加和性。多年研究表明粉煤灰中核素及放射强度对人体、作物和周 边环境不会造成危害。
3　粉煤灰应用技术的发展方向
粉煤灰综合利用技术政策总原则是：把大批量用灰技术作为重点，把提高粉煤灰综合利用经济效益、社会效益有机结合作为主攻方向；巩固已有的技术成果，逐步完善比较成熟的利用技术，大力推广成熟的粉煤灰综合利用技术，积极采用国际先进技术和装备，不断提高我国的粉煤灰利用技术水平，赶上和超过国际先进水平。总的来看，粉煤灰用于砌筑、回填技术成熟，工艺简单，且吃灰量大，属于大力推广应用技术 ；粉煤灰高强混凝土仍是需要完善发展的技术；粉煤灰空心烧结砖、粉煤灰混凝土空心小砌块等建筑制品方面的应用技术是今后的发展热点，也有必要在大工业化生产中继续摸索，完善其工艺技术参数。今后重点开发研究的技术课题在以下几个方面：
(1)大掺量粉煤灰制品。 无论从节约能源、保护环境，还是从节约土地、降低成本来说，大掺量粉煤灰制品都将是下 一步发展的趋势。
(2)重点发展砖系列产品。制品的免烧结、免蒸养自然养护工艺中其粉煤灰掺量能达到80%以上，有效外加剂的使用，可使制品不仅可以采用干压成型生产，也可以采用挤出成型法来实现工业化生产，提高劳动效率，确保产品质量。
(3)粉煤灰陶粒。我国虽然也进行了一部分粉煤灰烧结粒的实验，但一直未实现工业 化生产，尤其是全粉煤砂型烧结陶粒在国内一直是空白发展粉煤陶粒用于生产轻质混凝土符合建筑行业发展的方向，也是粉煤灰应用技术中的前沿课题。
4　结语
粉煤灰科学技术是一项综合性、边缘性的科学技术。其技术的可持续发展，依赖于其它学科的最新进展。若能合理利用，则既能够用来化解粉煤灰所带来的环境问题，又能够将其作为一个新兴的资源以发展多种实用性产品。我国粉煤灰的综合利用，长期以来一直受到国家有关部门的高度重视，在技术和应用方面也 取得了较大成果。但是在技术水平上与发达国家还存在较大差距，有待我们煤炭工作者继续努力。