關(guān)于加強(qiáng)大唐托克托電廠(chǎng)高鋁粉煤灰深度開(kāi)發(fā)利用的探索

張聰力　馬瑞強(qiáng)

摘 要：隨著內(nèi)蒙古火力發(fā)電廠(chǎng)裝機(jī)容量規(guī)模的不斷擴(kuò)大，發(fā)電廠(chǎng)燃煤副產(chǎn)品粉煤灰的排放量急劇增長(zhǎng)。由于粉煤灰的不斷產(chǎn)出，既占地、又污染環(huán)境，而且不便于資源再利用。通過(guò)對(duì)粉煤灰基本組分和性能進(jìn)行分析。重點(diǎn)介紹了適應(yīng)粉煤灰綜合利用的發(fā)展方向及粉煤灰深度開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。同時(shí)，結(jié)合大唐集團(tuán)旗下的托克托發(fā)電廠(chǎng)電力產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，粉煤灰產(chǎn)生量隨之不斷增加，本論文探索了深度開(kāi)發(fā)利用粉煤灰的有效途徑，有利于資源再利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。此外，也應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的立法引導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；高鋁；深度利用；探索

1 前言

隨著火電裝機(jī)容量從2002年開(kāi)始爆炸式增長(zhǎng)，中國(guó)的粉煤灰排放量在過(guò)去8年間增加了2.5倍，是中國(guó)工業(yè)固體廢物的最大單一排放源。2009 年，中國(guó)粉煤灰的產(chǎn)量達(dá)到了3.75 億噸，相當(dāng)于當(dāng)年中國(guó)城市生活垃圾總量的兩倍多；其體積可達(dá)到4.24 億立方米，相當(dāng)于每天填滿(mǎn)1個(gè)水立方[2]。作為煤炭能源大省的內(nèi)蒙古自治區(qū)，粉煤灰產(chǎn)出已經(jīng)占到了固體廢棄物的50%以上，僅首府城市呼和浩特及近郊的火力發(fā)電總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了770萬(wàn)千瓦，而且大唐國(guó)際托克托電廠(chǎng)2×60萬(wàn)千瓦增容機(jī)組項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2年后，僅呼和浩特市區(qū)的火電總裝機(jī)容量將接近900萬(wàn)千瓦，年產(chǎn)出粉煤灰620萬(wàn)噸以上，粉煤灰的深度開(kāi)發(fā)利用刻不容緩。

2 粉煤灰目前的利用現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古托克托工業(yè)區(qū)建設(shè)的高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)示范工程。該技術(shù)工藝研發(fā)與示范被納入“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)示范”項(xiàng)目支持，主要是針對(duì)內(nèi)蒙古中西部煤電資源基地大量高鋁粉煤灰處置與資源利用產(chǎn)業(yè)化技術(shù)需求，開(kāi)發(fā)高鋁粉煤灰無(wú)害處置與多組分資源協(xié)同利用的產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)體系，凝煉西部資源基地煤炭-電力-有色金屬-建材循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提高鋁資源戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備技術(shù)保障能力。

內(nèi)蒙古中西部和山西北部等地區(qū)的部分煤炭中賦含鋁礦物，發(fā)電后的粉煤灰中氧化鋁含量達(dá)40%-50%，具有較高經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值。大唐國(guó)際年提取氧化鋁20萬(wàn)噸的項(xiàng)目證實(shí)該了項(xiàng)技術(shù)的可行性；內(nèi)蒙古每1億噸的富鋁煤炭資源將能生產(chǎn)氧化鋁1200萬(wàn)噸。積極開(kāi)拓高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁，將使資源價(jià)值最大化，對(duì)于增加國(guó)內(nèi)鋁資源供給，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。[3]

目前，為推動(dòng)內(nèi)蒙古中西部地區(qū)高鋁粉煤灰處置與鋁資源利用，該技術(shù)示范工藝在優(yōu)化和完善后，將具有較大推廣潛力?！笆濉逼陂g，科技部將實(shí)施專(zhuān)項(xiàng)科技工程，加大對(duì)廢物循環(huán)利用和清潔生產(chǎn)研發(fā)的支持，大宗工業(yè)廢物、城市與工業(yè)生物質(zhì)廢物等循環(huán)利用創(chuàng)新鏈，引導(dǎo)和支撐循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。[4]

盡管粉煤灰提純氧化鋁工程可以消耗一定數(shù)量的粉煤灰，但限于設(shè)備選型、物料性質(zhì)匹配等方面的技術(shù)原因，使得氧化鋁提純成本代價(jià)偏高。2012年，成品氧化鋁的單價(jià)是每噸2600-2800元，而生產(chǎn)1噸氧化鋁的成本是3200元。從環(huán)保角度考慮是意義深遠(yuǎn)的，但是，卻是以犧牲利潤(rùn)為代價(jià)的。

3 粉煤灰特性

由于粉煤灰中含有大量以活性氧化物SiO2和A12O3為主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是一個(gè)巨大的鋁的二次資源寶庫(kù)。所以，如何實(shí)現(xiàn)粉煤灰的綜合利用、變廢為寶的研究工作早已被人們所重視，并進(jìn)行了較深人的研究。目前在利用粉煤灰開(kāi)發(fā)制備各種新型水處理劑的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。由于粉煤灰中含有許多不規(guī)則形狀的玻璃狀顆粒，這些顆粒中還含有不同數(shù)量的微小氣泡和微小活性通道，因此粉煤灰表面成多孔結(jié)構(gòu)，其孔隙率一般為 60%～70%，比表面積較大，且其表面上的原子力都呈未飽和狀態(tài)，使得粉煤灰具有較高的比表面能和較好的表面活性。

此外，粉煤灰中含有少量沸石、活性炭等具有交換特性的微粒，又富含鋁和硅等元素，這樣就使得粉煤灰具有了很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附性能。粉煤灰對(duì)15于陽(yáng)離子特別是重金屬離子具有很好的吸附效果。研究表明，粉煤灰對(duì)廢水中Cr6+吸附速率與Cr6+濃度成線(xiàn)性關(guān)系，Cr6+的去除主要是粉煤灰的吸附作用。粉煤灰對(duì)于Hg2+的吸附效果甚至比活性炭?jī)?yōu)異。粉煤灰對(duì)陰離子的吸附以化學(xué)吸附為主，是一個(gè)放熱過(guò)程，反應(yīng)發(fā)生在陰離子與粉煤灰中高度活潑的活性CaO、Fe2O3和A12O3顆粒間。粉煤灰對(duì)除磷和除氟等效果明顯，符合朗格謬等溫吸附方程。粉煤灰中的SiO2和具有弱酸性的A12O3及Fe2O3可以與有機(jī)物羥基氧上的孤對(duì)電于形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵，發(fā)生物理化學(xué)吸附。同時(shí)，粉煤灰具有較大的比表面積和靜電吸附作用。粉煤灰還具有顯著的去除COD和脫色效果。

4 粉煤灰可深度開(kāi)發(fā)利用前景

歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的粉煤灰資源化利用比例已經(jīng)達(dá)到了60%以上。目前，內(nèi)蒙古的粉煤灰主要用于水泥工業(yè)、生產(chǎn)空心磚、作為混凝土工程及其它建筑材料，總體利用率不足30%。而且，粗放開(kāi)發(fā)利用對(duì)環(huán)境造成了二次污染，同時(shí)回收利用附加值也比較低。伴有相當(dāng)數(shù)量的重金屬離子的粉煤灰的逐年排放與堆積，對(duì)有限耕地的保護(hù)、地表水資源的威脅、沙塵的形成等帶來(lái)了隱患。同時(shí)也不利于以煤炭為主要能源之一的內(nèi)蒙古自治區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化。

粉煤灰資源的綜合利用，應(yīng)該本著“因地制宜、鼓勵(lì)利用、多種途徑、講求實(shí)效、重點(diǎn)突破、逐步推廣”的方針，在國(guó)家相關(guān)優(yōu)惠政策推動(dòng)下廣泛應(yīng)用為宜。在以下方面對(duì)粉煤灰做深度開(kāi)發(fā)利用，并提升其附加值：

第一、環(huán)保材料：

以大唐國(guó)際托克托發(fā)電廠(chǎng)豐富的高鋁粉煤灰為主要原料，開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的污水處理用、中性無(wú)機(jī)絮凝固化劑。以呼和浩特為樣板，在現(xiàn)有生活、工業(yè)污水處理廠(chǎng)的處理設(shè)備無(wú)需更新的前提下，替代使用中的成本高、環(huán)境壓力大的水溶性高分子絮凝產(chǎn)品。且污水處理后的泥土擬可做為有機(jī)肥安全回田，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

第二、土壤改良劑：

一定比例的爐灰渣與土壤混合，比較適合植物生長(zhǎng)?？捎糜诖笈锓N植業(yè)。10%的爐灰渣與土壤混合（15kg/m2）比較適合植物生長(zhǎng)；也可大面積應(yīng)用于市區(qū)的盆景花卉、公路綠化帶培養(yǎng)基等場(chǎng)合。同時(shí)，客觀(guān)上降低因雨水沖刷，綠化帶中泥水蔓延路面、風(fēng)干后的揚(yáng)塵。

5 結(jié)束語(yǔ)

保護(hù)環(huán)境，利在當(dāng)代、功在千秋，面對(duì)土地資源日趨減少、能源消耗極大的現(xiàn)實(shí)，深度開(kāi)發(fā)利用粉煤灰是一舉多得的有效措施，科學(xué)地、可持續(xù)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。同時(shí)大力提高能源使用效率和發(fā)展可再生能源，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在粉煤灰綜合利用辦法上，總結(jié)粉煤灰進(jìn)入再利用環(huán)節(jié)以后的特點(diǎn)，吸收、借鑒歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，探索我國(guó)煤灰綜合利用環(huán)節(jié)有效的污染防治制度，實(shí)現(xiàn)規(guī)則全覆蓋、流程全監(jiān)管，消除粉煤灰污染防治的真空。加之，環(huán)保部門(mén)也應(yīng)積極地參與相關(guān)立法的制訂，使污染防治目標(biāo)在政策法規(guī)中得到同樣充分的體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉凱等，粉煤灰開(kāi)發(fā)利用方向探討[J].山西能源與節(jié)能，2003，30（3）：3～5.

[2]2010煤炭的真實(shí)成本-粉煤灰調(diào)查報(bào)告（R）.

[3]關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高鋁粉煤灰資源開(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)，發(fā)改辦產(chǎn)業(yè)（2011）310號(hào).

[4]喻良，粉煤灰綜合利用亟待加速，中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)，2011年11月.