粉煤灰综合利用探究现状

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1、粉煤灰综合利用探究现状　　摘要：指出了随着经济的快速增长和城市化进程的不断加快，电厂的粉煤灰排放量不断增加，其资源化利用已成为世界各国政府和专家学者极为关注的问题。结合粉煤灰的物理化学性质特点，探讨了粉煤灰在建筑、道路、污水处理、农业、催化反应等方面的一些应用新途径和应用现状。关键词：粉煤灰；综合利用；资源化收稿日期：20130508作者简介：黎丹（1982—），女，湖北嘉鱼人，工程师，主要从事城市燃气规划设计工作。通讯作者：吴俊（1986—），男，湖北武汉人，硕士，助理工程师，主要从事城市燃气规划设计工作。中图分类号：TU5文献标识码：A

2、文章编号：16749944（2013）070197031引言11粉煤灰俗称飞灰，是火力发电厂的废弃物，即煤粉在1100～1700℃下燃烧后，由烟道气带出并经除尘器收集的粉尘。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿t，2000年约为1.5亿t，到2012年已达到3亿多t，加上目前我国已有20亿t的粉煤灰堆存量，粉煤灰总的堆存量将会超过30多亿t[1]，大量的粉煤灰若不合理处置，不仅会占用大片可利用

3、土地，也会严重污染大气，而且在堆放地也存在通过雨水渗透到地下污染地下水的风险，其灰浆排放到江河湖泊，阻塞河道，直接影响到水生物的生长，破坏生态平衡[2]；另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力行业环境污染，相对人均资源资源缺乏的重要手段。粉煤灰不同于其他工业废渣，粉煤灰的再利用、质量稳定性受很多因素影响，地区不同、排放方式不同、处理方式不同等都会影响粉煤灰的可用性。这决定了对于粉煤灰的利用必定是多方面、多途径的。长期以来，我国对于粉煤

4、灰的利用主要集中在建材制品、建筑工程、污水处理、土壤改良等方面[3～8]。2粉煤灰的物化性质11粉煤灰是一种高分散度的集合体，是人工火山质材料。它的物理化学性质一般和燃煤的品种、细度、燃烧温度、燃烧方式以及粉煤灰的收集和排灰方式有很大关系。粉煤灰由大小不等、形状不规则的粒状体组成，其粒径在0.5～300μm之间，平均密度为2g/cm3左右。在粉煤灰的形成过程中，由于表面张力的影响，粉煤灰颗粒大多为空心微珠，微珠表面很粗糙，分布极不均匀，微孔较小；由于互相碰撞，一部分微珠在溶融状态下结合成为表面凹凸不平，孔隙含量丰富蜂窝状粒子。因此，粉煤灰具

5、有巨大的比表面积，一般为800～3500cm2/g，需水量比约为106%[9]（表1）。粉煤灰的主要化学成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3，另外还含有未燃尽的碳粒、CaO和少量的TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等。其中SiO2、TiO2来自黏土；Fe2O3主要来自黄铁矿；MgO和CaO来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。矿物组成一般是玻璃体为主，质量分数最高可达85%以上，矿物结晶体则较少。粉煤灰的活性主要取决于非晶态的玻璃体成分含量及其结构和性质，结晶矿物对它活性的影响很小（表2）。3粉煤灰的主要应用领域3.1在建筑行业

6、的应用3.1.1粉煤灰制备水泥11粉煤灰的化学成分类似于粘土，主要含SiO2和Al2O3。因此粉煤灰可替代黏土进行配料，用于水泥生产。如今工艺成熟的粉煤灰水泥有硅酸盐水泥、硅酸三钙水泥、硫酸铝酸钙水泥等，其中有些水泥的粉煤灰掺量可以高达75%。粉煤灰用于水泥生产，不仅可以用作水泥原料，还可以用作水泥混合材和生产特种水泥。粉煤灰在水泥行业里的应用体现了经济和效益相结合，具体表现在废物利用、增加产量、降低产品成本、改善水泥功能及环境保护[10]。3.1.2粉煤灰制备混凝土粉煤灰混凝土是指掺入粉煤灰制备的混凝土。实践证明在配置混凝土混合料时，掺入

7、一定量的粉煤灰，可达到提高混凝土性能、节约水泥、提高混凝土质量和工程质量，以达到降低施工成本和工程造价的目的，从而实现粉煤灰经济效益和社会效益一体化。国内在粉煤灰混凝土方面做的应用研究很多，汪潇[11]等研究了50%和60%掺量的粉煤灰混凝土的力学性能，收缩性能和抗碳化能力等，结果表明：大掺量的粉煤灰混凝土强度与基准混凝土相当；收缩量低于基准混凝土；抗碳化能力也优于基准混凝土，显示了优异的工程性能；刘鲁强[12]在对百色水利枢纽工程的基础上，首次提出了变态混凝土的概念：由水泥、粉煤灰、外加剂组成的混凝土浆液。工程现场的检测结果表明，变态混凝

8、土的各项指标都能达到设计需要，其中抗渗性能和极限拉伸值比一般混凝土更高，水泥用量大幅度减少，每立方可节省66kg水泥。工程运行6年，大坝未发现有渗漏或裂缝现象，工程运行良好。李美