我国粉煤灰综合利用现状综述

３ 粉煤灰 的综合 利用
目前 ， 粉煤灰 主要应用于建筑工程及建材行业 ， 占到综 约 合利用总量的 ７ ％左右。ｌ３ ， Ｏ ｉ ， 在农业 、 ｔｂ ． 环保 、 筑路及工程 回填
等 方 面 应用 也 较 广泛 。粉煤 灰 的处 理 和 利 用 ， 已经关 系到 节 约
过磨制商 Ｉ能粉煤灰混合材 ， 生 来提高水泥硬化体早期和后期的
介绍 了其烧结工艺和原理 。粉煤灰陶粒具有廉价 、来源广、 质 轻、 硬度大、 耐磨 、 保温 、 节能环保等优点。 粉煤灰 陶粒的应用分为 以下几个方面 ： ①作为砂石替代品
自然界中不存在的沸石品种。粉煤灰分子筛广泛应用于工业 、
化学 、 电子 、 医药等行业。 除制备分子筛、 沸石外 ， 粉煤灰还有很
益。
近几年 ， 筑路工程用粉煤灰上升很快 ， 已经达到约 ３ ％ｔ。 ０ 目前我国粉煤灰用于筑路工程 主要有以下几种形式 ： ①用作路 面面层 。其优点有 ： 适合滑模摊铺施工 ； 提高了路面的抗折强
・
１ ・ ７
■合述 综 论
参 考文 献
翘 楚 建 村
２２ ０血 １
的研 制 ｏ环 境科 学与技 术 ，０ １ ４ １ ：４ － ４ ． ］ ２ １， （ ）１４ １７ ３ 【 ］ 宴 拥 华 ， 恒 波 ． 量 粉 煤 灰 生 产 烧 结 陶 粒 中试试 验 研 １ ４ 刘 大掺
备烧结砖 ， 以实现电解锰渣和粉煤灰的资源化利用。粉煤灰烧 结砖虽然具有环保 、 节能 、 节地 、 外观美 、 节约水泥 、 重量轻 、 前 景广阔等优点 ， 但是其制备过程中和生产粘土砖一样放 出的烟 气 中却含大量污染物 ， 所以在充分利用粉煤灰制备烧结砖的同
时要 加 强排 放 物 的 回收 和利 用 。 ３ ． 粉 煤 灰 陶粒 ．３ １
１粉煤灰的物理特性
粉煤灰的物理特 ｌ对于粉煤灰处理方式及环境影响 比较 生 大。 认识和了解粉煤灰的物理杼 ｆ对粉煤灰 的利用 和处理是非 生 常必要的。 粉煤灰为灰色粉末状物质 。同级别 粉煤灰颜色越浅 ， 粉煤
灰越细 ， 烧失量越低。因此粉煤灰颜色 已经成 为其质量控制和 生产控制的一项重要指标 。粉煤灰 的其它基本性质见表 １ 。 圆
３ 粉 煤 灰在 农 业方 面 的应 用 ． ２
粉煤 灰的农业利用 占粉煤灰综合利用率 的 ２ ％～ ７ ０ ５ ％ｔ。 粉煤灰可 以改善粘性土壤结构 ， 增加容重 ， 降低孔隙率 ， 缩小膨
究和实践 已经为粉煤灰烧结砖的制备积 累了丰富的理论知识 。 如张金龙旧等人 ， 首先尝试利用 电解锰渣 、 页岩和粉煤 灰来 制
世纪以前 ， 粉煤灰开始在建材方面应用 ， 已经具 备了一些生产 、 管理和利用的经验。
度， 提高抗渗和抗蚀性 ， 减少 沁水和离析 ， 降低透水和浸析 ， 减 方面 ， 粉
煤灰混凝土也出现 了抗碳化能力和抗氯离子渗透能力减弱【， １ ｌ 】
关键词 粉煤灰： 综合 利 用 ； 述 综
０ 引言
粉煤灰是指燃煤 电厂 中磨细煤粉在锅 炉中高温悬 浮燃烧 后， 从烟道排除 、 被收尘器收集 的一种工业废弃物。 我国年粉煤 灰排放量约 １ 亿 ｔ但其综合利用率仅为 ３ ％左右『然而现行 ． ８ ， Ｏ ｑ ， 国家政策要求应达到 ６ ％以上 的综合利用率田 因此 ， ０ 。 提高粉煤 灰的综合利用率 ， 化害为利 ， 变废为宝 ， 在保护环境 ， 节约土地 ，
粉煤灰陶粒是 以 ８ ％２ 右的粉煤灰 ，经成球工艺加工， ５ Ｅ 焙
烧成的一种轻质、 坚硬具有 明显蜂窝状的人造轻集料 。粉煤灰 陶粒生产 已经相对成熟 ， 生产粉煤灰 陶粒以焙烧为主 ， 主要 有
立窑法 、 隧道窑法 、 烧结法 、 回转窑法和窑箱式烧结法 五种 方 式。 目前 ， 高强粉煤灰陶粒和高掺量粉煤灰陶粒前景十分看好 。
田． 灰 ， ０ ， ）４ — ６ 粉煤 ２ ８ ６ ：５ ４ ． ０ （
３中 国水 电顾 问集 团 昆 明勘 测 设 计 研 究 院 ， 南 昆 明 ６ ０ ５ ） ． 云 ５０ １
摘
要 粉煤 灰具有潜在资源属性 。本 文从粉 煤灰特性及化 学组成着手 ， 论述 了粉 煤灰在建 筑材料 、 农业 、
环境保护和 高值利用等几个方面的应用 ， 为粉煤灰在我 国综合利 用从理论基础上做 出推广 。
多其他方面的高值应用 。 如利用粉煤灰选取漂珠 ， 制备白炭黑 、
无机 高分 子絮凝剂 和滤料 ， 于稀有金属提取 ， 用 对硅 、 铝的提 取， 增强铝基复合材料等 坷。
制备特种混凝土。如高强 、 防震 、 耐火、 耐久 、 超轻混凝土等； ② 处理废水 。 如吸附磷酸盐和处理印染废水０１③应用于筑路工 ５］ ，； ６ 程， 提高抗滑 ｆ ； 生能 应用于软土地基 和高寒地区， 提高公路耐久 性； ④应用于花卉保湿载体和无土栽培。
用 ， 以， 陛粉煤灰成为了研究热点。目前应用较多的改性方 所 改
法有 ： 酸改 性、 碱改性、Ｄ Ａ Ｃ改眭以及酸改性粉煤灰和高 Ｐ ＭＤ Ａ 铁酸钾联合处理废水 。 ②处理废气。可以用粉煤灰做脱硫剂来 去除燃煤烟气中的二氧化硫。③制分子筛 、 沸石『 ｌ ９ 一。分子筛是
宴拥华【 ｑ 等人研究利用约 ９％掺量 的粉煤灰制备烧结陶粒 ， ５ 并
改善 了混 凝土 的某 些 技 术性 能 。 文 永吨 通过 试 验 ， 备粉 刘 人 制
物理矿物学成分。粉煤灰 ７ 以上通常都是由氧化硅 、 ％ ０ 氧化铝
和氧化铁组成 ， 典型的粉煤灰中还有钙 、 、 、 镁 硫 钾等的氧化物 。 粉煤灰的元素组成如表 。另外 ， 粉煤灰 中未燃碳粉在很大程
一综 合 论 述
翘 楚 楚 村
２２ ０卑 １
国 爆 灰 像 舍 用 现 像 木
许 力 ’孔亚宁 。 谢国帅 。。 旭 。 ， 。 徐 （． １辽宁蒲石 河抽 水蓄 能有 限公 司， 辽宁 丹 东 １８ １ ； １ ２６ ２武 汉大学水 资源与水 电工程科 学国家重点 实验 室， ． 湖北 武汉 ４ ０７ ； ３０ ２
胀率等 ， 从而改善土壤 的物理性质 ； 粉煤灰能够保持土壤磷的
有效性 ， 增加土壤硼等微量元素和稀土元素含量 ， 从而影响土 壤 的化学性质 ； 粉煤灰对改善土壤微生物涪 陛等方面也有重要 作用 。粉煤灰增产效果 明显 ， 目前粉煤灰在农业方面应用主要
有： ①直接施用于农 田； ②利用粉煤灰生产化肥 ； ③贮灰场覆土
度上影响了粉煤灰 的应用。Ａ Ｔ Ｓ Ｍ根据 粉煤灰中氧化物的含量
将粉煤灰分为两大类 ： Ｆ类 ：ｉ２Ａ Ｏ ＋ ｅ ３ Ｏ 具有火 山灰潘眭； ＳＯ＋ ￣ ３Ｆ ２ ≥７ ％， ０ Ｃ类 ：ｉ２Ａ ２３Ｆ ２３ ０ 具有水硬性 。 ＳＯ＋ Ｉ ＋ ｅ ≥５ ％， Ｏ Ｏ
煤灰掺量分别为 ５ 和 ６ 的水泥试样 ， ％ ０ ％ ０ 分别达到 国标 ３ ．Ｒ ２ ５ 和 ４ ．Ｒ的粉煤灰水泥标准。陈冀渝呶； ２ ５ ｔ 原有工艺进行改进 ， 通
附试 验 与研 究Ⅱ环 境 科 学 学报 ， １，１７ ：４３ １２ ． １ ２ １ （ ）１１ － ４ ０ ０ ３
【 黄 谦 ． 内 外粉 煤 灰 综合 利 用 现 状 及 发 展 前 景 分 析 ０． ２ 】 国 】中 国井矿 盐 ，０ １４ （ ：１ ４ ． ２ １ ，２ ）４ － ３ ４
３１ 粉煤灰在筑路方面的应用 ．４ ．
４ 总结
国内粉煤灰在建材 、建筑工程方面利用已经取得一定 成 果 。但是在其它方面还处于探索和发展阶段 ， 尤其是高值应用 方面。建议在综合利用过程中加强政府引导 ， 加强与其他学科 交流 ， 加大科研支持力度 ， 以创造出更高的社会 、 经济和环境效
水量变化 范围大等优点， 已使其广泛应用于路堤工程的填筑施
工中。
３ ． 粉煤灰在填埋力面的应用 ．５ １
粉煤灰在填埋方面 主要的应用 ：①粉煤灰在采煤塌陷地
区、 路基等部位的工程回填 。 目前粉煤灰以其容重轻 、 最佳压实 含水率高 、 对含水率变化不敏感 、 抗剪强度高等优点在工程 回 填方面得到广泛应用。 ②粉煤灰用作防渗材料。 目前 ， 国外 已经 早期强度过低等缺点。 ３ ． 粉煤灰烧结砖 ．２ １ 粉煤灰烧结砖 占粉煤灰综合利用的 ３％～７ ｑ－ 目前主 ０ ０，２ ４１ 。 要是蒸压粉煤灰砖和烧结粉煤灰砖。 我国生产粉煤灰烧结砖 已经半个世纪 ， 很多科研人员的研 有很多粉煤灰用作填埋场防渗材料 的实例 。国内冯蕾口 等人给 粉煤灰堆场防渗系统设计提供 了新思路。
［ 何 玉 明 ． 煤 灰 的 应 用现 状 与 展 望 Ｕ． 西 冶金 ，０ ９ ２ １ 】 粉 】 江 ２ ０ ，９
（ ）４ — ２ ２ ：０ ４ ．
究ｏ墙材革新与建筑节能 ，０ １ ９ ：４ ２ ． 】 ． ２ １， ）２ － ５ （ ［ 】 蒋丽谌 建 宇， １ ５ 李晓明， 粉煤灰陶粒对废水中磷酸盐的吸 等．
或者不覆土造田或粉煤灰填坑造田。
３ 粉 煤 灰在 环 保和 高值 利 用方 面 的应 用 ． ３
粉煤灰疏松多孔 ， 比表面积大 ， 还有 ＳＯ 、 １ ， ａ ｉ ： 、 Ｏ等活 Ａ０ Ｃ 性基团 ， 具有较好的物理和化学吸附能力。 ①处理废水。 燃煤 电 厂排 出的粉煤灰 吸附能力有限 ，限制 了其在废水处理 中的应
强度 。现 在 ， 灰 与硅 灰 、 粉 、 灰 石 粉 和纤 维 等 双 掺 混凝 粉煤 矿 石
土的研究很多 ， 并且部分投入工程使用 。宋斌Ⅱ等人使用化学 ｑ
激发剂的纤维增强粉煤灰泡沫混凝土 ， 使其成为一种应用前景
广阔的保温节能产品。
资源及环保两大领域 ， 并早 已引起 材料 、 能源与环境等领域科
ｆ】 席 勇．浅谈粉 煤灰的综合利 用 田．中国资源综合利用 ， ３
２ ０ ，７３ ：５ １． ０ ９ ２（ ）１ － ８
［ 】 兰善红， １ ６ 杨丹， 范洪波， 新型粉煤灰陶粒的制备及其处理 等． 印染废水的研究Ⅱ环 境科学与技术， １ ， （ Ｇ）３ — ７ 】 ２ １ ４６ ：５ ３ ． ０ ３ 【 】 冯蕾， １ ７ 张虎元， 王晓东， 等政 性粉煤灰用作填埋场防渗材料
研工作者 的重视。 目前我国粉煤灰综合利用有以下几个方面 。 ３１粉煤灰在建筑材料方面的应用 ．
粉煤灰在水泥生产 中， 经济环保 。 在作为水泥 、 混凝土掺料
时， 减水效果显著 ， 混凝土和易性得 以改善 ， 增加抗压和抗 弯强
粉煤灰在建材中应用约占粉煤灰综合利用 的 ３％目 ５ 。半个
・
１ ・ ６
第 ３期 （ 第 １ １ ） 总 ３期
表 ２ 粉煤灰元素组成统计表（ 样品数 ：６ ） ３ ５
翘 楚 适 ｜ 彳
综论一 合 述
度 、 磨性 和耐久性 ； 抗 提高工程质量 ， 保护环境 ， 可观 的社会效
益和经济效益。 ②用作路面基层 。 前 ， 日 石灰粉煤灰类半刚性基 层己成为我 国公路 ， 尤其是高速公路路面基层的主要类型。③ 用作路堤工程。 粉煤灰具有 自重轻、 内摩擦角大 、 水稳 ｆ 生好和含
实现可持续发展等方面具有深远意义。
表 １粉煤灰 的基本 性质
２ 粉 煤灰 的化学组成
燃煤的组成 、 处理方法和燃烧条件等因素决定了粉煤灰的
３ ． 粉煤灰作 为水泥 、 ．１ １ 混凝土掺料 目前 ， 水泥行业 中 ， 粉煤灰 主要作为铝质原料或粘 土的替 代品生产水泥和作为混合材 掺入熟料 中制备普通水泥或粉煤 灰水泥 。粉煤灰一方面在水泥生产过程中通过充分利用 其中 未燃碳降低生产能耗 ，另一方 面用作水泥或混凝土掺合料时 ， 由于粉煤灰的表面效应 、 填充效应和火山灰活性效应而显著地