贵州粉煤灰综合利用分析与展望

2008 NO.3 粉煤灰综合利用

FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION

综 述

贵州粉煤灰综合利用分析与展望

Analysis and For ecast of Fly Ash Compr ehensive Utilization in Guizhou

吕剑明1,吕海涛1,刘 远1,孙志坚

2

(1.贵州大学,贵阳550003;2.贵州省环境监测中心站,贵阳550002)

摘 要:分析了贵州粉煤灰的现状,阐述了开展粉煤灰综合利用的重要性和可行性,并对今后贵州粉煤灰资源化综合利用的发展方向及趋势进行了探讨。

关键词:粉煤灰;污染;利用

中图分类号:X773 文献标识码:B 文章编号:1005-8249(2008)03-0044-03

*

收稿日期:2007-11-29

由于西电东送、煤炭资源丰富,贵州用煤企业发展迅猛,使粉煤灰排放量急增,严重污染环境。粉煤灰资源化利用是节约资源和治理污染最有效措施,是循环经济的重要内容之一。1 粉煤灰的化学成分及性能

贵州粉煤灰的化学成分因产地不同而有所不同,其化学成分见表1。粉煤灰矿物组成主要有无定形相和结晶相。无定形相主要为玻璃体,约占粉煤灰总量的50%~80%,蕴含较高化学内能,具有良好的化学活性。结晶相主要为石英、莫来石、云母、长石、磁铁矿、赤铁矿和少量方解石等。贵州粉煤灰较细,粒径大部分小于100L m 。颗粒组成见表2。部分贵州粉煤灰不同程度含有放射性物质。

表1 贵州粉煤灰化学成分 /%

Si O 2A l 2O 3F e 2O 3CaO MgO Na 2O K 2O SO 2loss 40.82~

48.7624.12~

29.4210.82~

17.84

2.10~4.15

0.64~1.01

0.55~0.88

0.79~1.15

0.38~1.18

1.97~7.54

注:所有的贵州粉煤灰中还含有7%~15%未燃尽C 。

表2 贵州粉煤灰颗粒组成

>180目>178L m 180~200目178~74L m 200~250目74~58L m 250~325目58~44L m <325目<44L m 3%

15%

27%

42%

13%

注:表为污染源粉煤灰颗粒组成

2 贵州粉煤灰的堆放现状

贵州是西南能源大省,煤炭资源丰富,火电工业及燃煤企业发展迅猛。到2006年贵州粉煤灰年排放量已达2200多万t,占地近1300多公顷,利用后还有1400多万t 堆放,以前堆放总量已达1亿多t 。现每年占地近200公顷(3000亩),而贵州土地资源十分匮乏,人均耕地不到0.06公顷(1亩)。粉煤灰堆放占地已十分严重。随着以燃煤为主的能源消耗增加,贵州粉煤灰已成为最大的污染源之一。粉煤灰呈碱性,使土地碱化、板结而降低土壤肥力。储灰场大多未经处理,露天堆放,雨天"灰山"附近灰水横流,污染附近土质。粉煤灰为极细颗粒状,有20%左右是容易吹到空气中的空心微珠,在风的作用下极易造成灰场附近扬沙甚至沙尘暴,而贵州是一个多风地区,粉煤灰对大气的危害更为严重。粉煤灰除主要成分外,尚含有少量镉、砷、铬、铅、铜、镍等对人体健康不利的微量元素。经雨水冲刷浸泡,重金属元素渗入地下,导致土壤内的水、地表水及浅层地下水的污染,被污染水通过径流或地下渗透造成更大范围的危害。部分贵州粉煤灰含有

放射性元素。由其生产的民用建筑材料放射性超标,危害人体,形成二次污染,影响贵州粉煤灰利用。3 贵州粉煤灰的综合利用现状及发展趋势

贵州粉煤灰利用率仅为29%左右,呈现两个特

点:一是低技术利用多,二是利用量的增长落后于排放

#

44#

粉煤灰综合利用

FLY ASH COMPREH EN SIVE UT ILIZAT ION2008NO.3

综述

量的增长。

3.1粉煤灰建筑砖

贵州粉煤灰已大量应用生产蒸制粉煤灰砖、烧结粉煤灰砖、粉煤灰加气混凝土砖、粉煤灰保温砖等。利用粉煤灰生产建筑砖有诸多优点:(1)每生产1万块砖可节约土地约0.4公顷(6亩),在耕地资源匮乏的贵州,发展粉煤灰砖厂,限制和禁止粘土砖生产具有非常重大的现实意义;(2)粉煤灰中有未燃尽炭,每生产1万块砖可节约用煤500kg左右;(3)粉煤灰建筑砖比普通粘土砖轻20%,可减轻建筑自重和造价;(4)粉煤灰呈瘠性,可减缓收缩,降低产品破损率;(5)技术成熟可靠;(6)用灰量大且稳定;(8)投资少。将原粘土砖厂改为粉煤灰砖厂,其投资比新建厂少60%左右。

砖瓦行业已是贵州灰渣综合利用的稳定产业,用灰大户。贵州2005年生产出的115.66亿标块页岩烧结砖中,有43.6亿块中掺有20%~30%的粉煤灰和炉渣,占页岩砖产量的37.70%,年平均利用粉煤灰218万m3折合152万t。到2006年,全省页岩烧结砖产量突破150亿块,掺有粉煤灰等矿渣的烧结砖已占49.2%,用灰量增加近一倍。

贵州省建筑总公司朝阳砖厂开发生产了一种新的节能墙体材料-粉煤灰轻质砖,出釜强度为50~70号,60d可达100号以上,干密度为900~1200kg/m3,出釜后2个月的收缩值为0.3mm/m,吸水率与红砖相近,但吸水速度较慢,干燥后无析盐泛霜现象,与粉刷层的粘结良好,隔音保温效果明显。

毕节市头步发电厂重视粉煤灰综合利用,已与16家砖厂联合开发使用粉煤灰代替煤炭和页岩掺烧普通页岩砖,月利用量5000t,已100%利用了该厂排放的粉煤灰。安顺火电厂每年排放粉煤灰150多万t,目前利用量不足5%。现与河南永煤集团合资成立的安永环保建材有限公司已投入建设,该项目总投资3000万元,可生产粉煤灰标砖3亿块等多种产品。

3.2粉煤灰混凝土

中国城乡建设粉煤灰利用技术开发中心调查结果显示:用于大体积混凝土被评为粉煤灰综合利用的最优项目。在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细集料,不仅能降低成本,而且能提高混凝土的和易性、不透水不透气性、抗化学侵蚀性,降低水化热,改善混凝土的耐高温性能,减轻颗粒分离和析水现象,减少混凝土的收缩和开裂,抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。这一应用技术投资少、见效快、前景好,已用于贵州省部分大体积混凝土工程中。

贵州正和加气混凝土有限公司在清镇市以20万t 粉煤灰为原料生产混凝土,是西南地区最大的新型建材生产线,其废渣掺和比达50%,整套生产线实现了电脑控制和全程封闭内循环,可实现产值6000万元,节约土地8公顷(120亩),并解决周边140多名农民就业。电力水利部贵阳勘测设计研究院采用小口径金刚石钻进无塞高压灌浆工艺,利用粉煤灰的活性与水泥水化后析出的氢氧化钙发生二次反应,形成硅酸钙,提高帷幕的抗溶蚀能力,大幅度降低水泥用量,节约工程投资。

3.3生产水泥材料

目前贵州省大多数水泥厂都已以矿渣(多数是粉煤灰)为混合材生产复合硅酸盐水泥,每年可消纳约200多t吨粉煤灰。干粉煤灰(尤其是电收尘器的二、三电场所收集的优质干灰)作为水泥的混合材效果更明显,掺灰量达20%~40%。

粉煤灰的化学组成同粘土类似,可代替粘土配制水泥生料。贵州已有近半水泥厂采用此技术,不仅可少用粘土,节约土地,还可利用其未燃尽炭,降低燃料消耗17%左右。粉煤灰生产低温合成水泥和无熟料水泥(包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥)已成为水泥生产新技术研究热点之一。

3.4公路填筑材料

粉煤灰作为填筑材料,是直接大量利用的一种重要途径。其投资少、施工简单、吃灰量大,对灰的质量要求不高。粉煤灰类基层属于半刚性结构,具有强度高、稳定性好、刚度大和一定的抗冻性等特点,尤其是其抗裂缝性能优于水泥稳定碎石。贵州先后在贵黄、贵溪、贵遵、贵毕、贵新等高等级公路、贵阳西南环城公路等工程中大量填筑石灰粉煤灰碎石基层,取得较好的经济和环境效益。

作为省内排放量最大的地区,六盘水市为解决年排放量250万t的粉煤灰,于2007年初在市内公路建设工程中掺30%~35%的粉煤灰,仅此一项就可利用当年15%左右的粉煤灰。

3.5做回填材料

粉煤灰用于回填,简便易行,耗灰量大。不论干灰、湿灰均可直接利用,效益明显,经压实后的粉煤灰还具有较好的力学性能。到2005年贵州省回填年用

#

45

#