試論粉煤灰的處理及綜合利用

徐順濤

山東義科節(jié)能科技股份有限公司，山東 東營 257400

1 粉煤灰的性質(zhì)及來源

1.1 粉煤灰是什么

粉煤灰是煤在燃燒時排出的微粒，是在火力發(fā)電廠煤粉鍋爐中排出的，是煤燃燒過程排出的廢渣中最主要的固體廢棄物。粉煤灰具有多孔結構、球形粒徑，在松散狀態(tài)下，粉煤灰的滲透性比黏性土強千百倍，而且，粉煤灰在荷載情況下具有一定的壓縮性能，且壓縮形變與黏性土相比小得多，粉煤灰的粒徑在1 ～100um 之間，在顯微鏡下可觀察到小顆粒的粉煤灰為表面光滑的球形顆粒，而較大顆粒的粉煤灰形狀不規(guī)則[1]，構成粉煤灰的主要化學成分為硅、鋁、鐵的氧化物，剩余的主要是鈣、鎂、硫以及一些未燃燒充分的碳，鉀、鈉的含量最少，而且，粉煤灰是一種工業(yè)廢棄物，它的物理性質(zhì)隨它的組成成分不斷波動、變化。

1.2 粉煤灰的來源

粉煤灰主要是在火力發(fā)電和城市供暖過程中產(chǎn)生的，在煤不充分燃燒的情況下，殘留下來的粉煤灰中還含有一些微量元素，而且粉煤灰排放量的多少跟燃煤中灰分直接相關。

1.3 粉煤灰的性質(zhì)

粉煤灰是一種工業(yè)廢渣，具有物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。粉煤灰的物理性質(zhì)包括它的密度、堆積密度、細度、比表面積、需水量等，這些物理性質(zhì)能夠宏觀反映化學成分及礦物的組成，再加上粉煤灰的組成波動幅度大，決定了粉煤灰的物理性質(zhì)的差異很大。粉煤灰本身的化學性質(zhì)可忽略，但當粉煤灰與其他化學物質(zhì)融合時，便會產(chǎn)生強大的反應，比如，當粉煤灰以粉末狀及水存在時，在常溫或水熱處理條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種增加強度和耐久性的材料。

2 粉煤灰產(chǎn)生的危害

2.1 占用土地資源

電廠或城市集中供暖會產(chǎn)生大量的粉煤灰，工廠一般會露天堆放粉煤灰，粉煤灰體積質(zhì)量輕，不能擠壓，而電廠或城市供暖產(chǎn)生的粉煤灰量很大，存放會占用大量的土地資源，從而降低土地資源的利用率，如果后期粉煤灰處置不當，還會造成很大的經(jīng)濟損失。

2.2 污染周邊環(huán)境

粉煤灰堆放在露天環(huán)境中，因其自身體積質(zhì)量輕，容易被風吹走，對周邊環(huán)境造成污染，粉煤灰就像春天里到處飄揚的柳絮，無處不在，甚至粉煤灰比柳絮流動性更強，更易造成大氣污染。粉煤灰因為是小分子污染物，還會像塵土一樣，影響周邊城市的市容市貌，而且，粉煤灰不易清理，物體表面粘上粉煤灰之后，很容易就會固定，很難被沖洗干凈。如果只是自己家中煤燃燒產(chǎn)生的粉煤灰，還比較容易處理，但供暖或電廠產(chǎn)生的粉煤灰太多，只能集中處理，如何無污染地處理掉大量的粉煤灰，對電廠和城市來說，是一大難題，也是一個大的挑戰(zhàn)。

2.3 污染地下水資源

粉煤灰長時間的大量堆放，必須采取一些措施，降低粉煤灰的流動性，減少粉煤灰對城市及周邊環(huán)境的污染。電廠和城市最常使用的一種降低粉煤灰流動性的方法便是，在粉煤灰上灑水，增加粉煤灰的體積、重量，但粉煤灰一旦與水相融，便會和水一起滲入到地下，含有粉煤灰的水具有污染性，一旦滲入到地下，便會對地下水造成污染，人們利用地下水灌溉、喂養(yǎng)動物等，便會對農(nóng)田、動植物造成危害，人食用這些受到污染的肉類和蔬菜，會危害到人類的身體健康。地下水污染后，會產(chǎn)生一系列的連鎖反應，這種污染治理具有非常大的難度，而且很難把控，最終所有的污染都會危害到人類自身。

2.4 危害動物和人類的身體健康

長期接觸粉煤灰，會嚴重危害人們的身體健康，粉煤灰顆粒小，體積輕，很容易通過鼻腔、口等器官吸入肺中，危害人體的呼吸系統(tǒng)。由于粉煤灰流動性極強，如果隨意堆放，還會影響市容市貌。而且，通過抑制粉煤灰流動性采取的措施，最終也會危害到人類的身體健康。粉煤灰的隨意堆放，擴大了粉煤灰的活動范圍，可能飄落到河流、湖泊甚至家中的水容器中，動物或人類飲用含有粉煤灰的水后，會對人體和動物造成危害，而人類居于食物鏈的最頂端，毒素通過一層層累積，對人體的危害將會是最大的。

3 處理利用粉煤灰的必要性

3.1 適應國家科學、綠色等發(fā)展理念

粉煤灰雖然具有很多的危害，但也具有很多的優(yōu)點，有很大的利用價值。而且對粉煤灰的處理及利用，與國家科學發(fā)展、綠色發(fā)展的觀念相符，并且始終遵循著“治廢不產(chǎn)廢、治污不產(chǎn)污”的科學發(fā)展理念。

3.2 兼顧經(jīng)濟效益和生態(tài)效益

國家在發(fā)展的過程中，始終秉承著“既要金山銀山，也要綠水青山”的理念，在治理粉煤灰的同時，也會兼顧環(huán)境效益，不能一味地追求經(jīng)濟效益。粉煤灰給人們帶來危害的同時，也給我們帶來了機遇，國家鼓勵企業(yè)創(chuàng)新，通過技術創(chuàng)新處理粉煤灰，既有利于促進企業(yè)發(fā)展，也有利于解決因粉煤灰造成的環(huán)境問題，從而促進國家和企業(yè)、個人攜手保護我們?nèi)祟愘囈陨娴募覉@。

3.3 彌補其他材料的不足

粉煤灰雖然自身不具有利用的價值，但與其他材料混合在一起，會產(chǎn)生巨大的效益，比如：水泥中摻雜粉煤灰作填充，改善其性能；在化學工業(yè)方面，可以利用粉煤灰改變一些化學材料的性能，等等，粉煤灰在各個領域都有被利用的價值。

3.4 粉煤灰存在很多有價元素

粉煤灰只應用于建筑材料領域，所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值不高。粉煤灰中包含鈣、鐵、鋅等多種有價元素，只把粉煤灰應用在建材領域，發(fā)揮不出粉煤灰中有價元素的作用，這對化學領域來說，是一種資源浪費。為提高粉煤灰的利用效率，必須從多個領域增加對粉煤灰的有效利用，讓粉煤灰能夠發(fā)揮最大的利用價值，獲取更多的經(jīng)濟效益。

4 粉煤灰在各領域的處理方式

4.1 在農(nóng)業(yè)領域

4.1.1 改善土壤

土壤中撒入粉煤灰后，可以增加土地中微量元素的含量，提高土壤肥力，有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量；因為粉煤灰的滲透性比黏性土強，在黏性土中加入粉煤灰，可以改良黏性土性質(zhì)，提高黏性土的土壤肥力，增加土地效益。我國國土面積960 萬平方千米，但能夠用來種植的土地比較少，中國人口數(shù)量多，每年的糧食需求大，而我國能夠使用的土地少，容易造成糧食供應不足，這就需要我們提高技術，改善目前能夠使用的土壤，提高土壤肥力，而用粉煤灰來改善土壤肥力既便捷又省時省力，還能消耗掉粉煤灰。

4.1.2 生產(chǎn)肥料

燃燒后產(chǎn)生的粉煤灰中還含有一些微量元素，雖然這些微量元素不足以單獨作為肥料使用，只能作為輔料加入肥料中，但它能夠減少土地黏性，因此可以用于復合肥的生產(chǎn)；而且，粉煤灰可以充當生物菌劑的輔料，吸附降解細菌。

4.1.3 吸附廢水的污染物

粉煤灰中含有二氧化硫、三氧化二鋁和氧化鈣等成分，這些成分能夠制成混凝劑和多孔結構的物質(zhì)，從而幫助處理污水；而且粉煤灰中還含有具有吸附功效的硅膠、沸石等物質(zhì)，從而增強粉煤灰的吸附能力[2]。粉煤灰的吸附和處理污水能力，能夠幫助處理日常生活中的污水和一些工業(yè)廢水[3]。大大降低了處理污水的費用，在節(jié)省財力的同時，又有利于保護環(huán)境。

4.2 在工業(yè)領域

4.2.1 混合其他材料，制成新型材料

從粉煤灰中分選漂珠、微珠等有用物質(zhì)，這些物質(zhì)可以作為保溫材料和耐火材料，通過從廢棄的粉煤灰中提取這些有用物質(zhì)，真正實現(xiàn)了變廢為寶，同時，新型材料的制成，需要更加高端的技術，這樣一來，又會促使進行技術創(chuàng)新，從而促進企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。新型保溫材料和耐火材料的使用，會更好地保護環(huán)境不被破壞、污染，也會給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

4.2.2 利用自身性能，作為修路材料

粉煤灰本身密度小，與水泥、混凝土混合，可以作為原料替代黏土，降低混凝土的滲透性。在填充路段時，加入粉煤灰，會增強道路的堅固性，延長路段的使用壽命。而且，粉煤灰與混凝土混合時，因粉煤灰的“火山灰”反應慢，可以降低混凝土內(nèi)部水化產(chǎn)生的熱量，提高安全度[4]。有了粉煤灰的加入，大大減少了水泥的總量，從而降低了生產(chǎn)成本。

4.2.3 用于建材生產(chǎn)

粉煤灰主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2、K2O、Na2O 等，按比例加入部分輔料進行研磨加工，可以滿足建筑陶瓷的生產(chǎn)，以下是山東一電廠的粉煤灰成分，在生產(chǎn)陶瓷地磚中加入量達60%～70%，目前已在山東淄博某陶瓷地磚中正常生產(chǎn)使用。粉煤灰還可以用于陶粒的生產(chǎn)，最高加入量可達90%。

名稱SiO2Al2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OFe2O3粉煤灰 41.7 16.57 1.142.810.300.691.404.44

5 綜合利用粉煤灰過程中存在的弊端

5.1 粉煤灰的利用率低

目前為止，我國對粉煤灰的使用率還很低。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，我國對粉煤灰的利用率最高達到30%，而國外對粉煤灰的利用能夠達到70%。這就說明，我國對粉煤灰的綜合利用還處于初級探索階段。

5.2 企業(yè)技術水平低

處理粉煤灰對技術要求高，很多企業(yè)的技術水平達不到標準，如果在技術不達標的情況下處理粉煤灰，不僅達不到預期的效果，滿足不了企業(yè)對粉煤灰的使用需求，而且還會對環(huán)境造成更大的污染。

5.3 國家政策的支持力度小

國家對綜合利用粉煤灰的相關政策少，企業(yè)開展利用處理粉煤灰相關技術，所需要的資金多，而國家給予這些企業(yè)的資金扶持少。而且，一些部門企業(yè)不了解這方面的國家扶持政策，或是不關心粉煤灰綜合利用政策的宣傳和貫徹，從而誤導企業(yè)沒有相關政策的扶持，打擊企業(yè)開展研究的積極性，造成巨大的損失。

5.4 利用領域少

目前，對粉煤灰的綜合利用只局限于建材領域和化工領域，雖然農(nóng)業(yè)方面有一定的使用，但并不是大范圍的使用，農(nóng)民的接受能力差，在其他領域，根本沒有粉煤灰的使用之地，而且，在化工和環(huán)保領域的利用，僅停留在起步階段，投入的資金多，所需的技術水平高，發(fā)展非常困難。

6 結語

我國對粉煤灰的綜合利用雖取得一些成效，但跟國外相比，技術還不成熟，冬天，我國北方地區(qū)主要通過燃煤取暖，產(chǎn)生的粉煤灰多，但居民取暖分散，這就造成了粉煤灰的產(chǎn)生范圍廣，集中處理困難大，而且，煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會對空氣產(chǎn)生污染[5]。火電廠和城市集中供暖產(chǎn)生的粉煤灰的利用效率低，對技術要求高，一旦處理不當，便會對環(huán)境造成二次污染，所以，這就對相關企業(yè)提出了更高的要求，相信在未來，我國會加大對粉煤灰利用研究的扶持力度，提供更加高端的技術，幫助處理粉煤灰，提高粉煤灰的利用率，而且粉煤灰的未來發(fā)展前景很廣闊。