粉煤灰的綜合利用途徑、存在的問(wèn)題及建議

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2024-02-23 08:48

1 利用途徑

　　1. 1 在建筑工程和建材工業(yè)中的應(yīng)用

　　目前，我國(guó)粉煤灰的主要利用途徑在建筑工程和建材工業(yè)領(lǐng)域，在建筑工程方面，粉煤灰可作為道路和土建工程的回填物料，也可以替代粘土作為水泥原料以及混合料使用。在建筑材料方面，可用于生產(chǎn)粉煤灰水泥、燒結(jié)粉煤灰磚、粉煤灰陶粒、粉煤灰面磚、粉煤灰板材、加氣混凝土、泡沬玻璃、地聚膠凝材料等。

　　1.2 在道路工程中的應(yīng)用

　　粉煤灰可作為道路基層和底基層材料、路堤、路面修復(fù)及回填材料、灌漿料使用。研究表明利用脫碳粉煤灰混凝土修復(fù)路面，路面強(qiáng)度與不摻粉煤灰的路面強(qiáng)度接近，符合國(guó)家路面工程標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.3在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

　　粉煤灰具有的多孔、輕質(zhì)、粒細(xì)等物理特性，可以改善土壤質(zhì)地及土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的蓄水能力和透光性。同時(shí)，粉煤灰中含有鎂、鈣、鉀、磷元素以及銅、硼、鋅、錳等微量元素，施用于農(nóng)田可以提高土壤肥力，有利于促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。如利用粉煤灰生產(chǎn)的硅肥、復(fù)合肥以及粉煤灰磁化肥等，增產(chǎn)效果顯著。粉煤灰在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用具有用量大、效果顯著、初期投入少等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.4在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

　　粉煤灰具有較高的吸附活性，可用來(lái)凈化廢水，對(duì) COD 和色度等都有較好的去除效果。此外，粉煤灰中含 CaO 等堿性物質(zhì)，可作燃煤煙氣的脫硫劑。

　　1.5用于冶煉硅鋁合金或分選空心玻璃微珠

　　將粉煤灰中的硅、鋁、鐵等氧化物經(jīng)高溫脫氧，在特定條件下加入還原劑冶煉可生產(chǎn)硅鋁合金。粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，主要化學(xué)成分為硅、鋁、鐵氧化物，具有空心、粒小、隔熱、隔音、耐酸堿、強(qiáng)度高，絕緣性好等優(yōu)異特性，在高級(jí)噴涂材料和防火材料中作為填充料，在石油精煉過(guò)程中用做裂化催化劑，效果良好。

　　1.6提取氧化鋁

　　我國(guó)是鋁生產(chǎn)大國(guó)，每年需要消耗大量的鋁土礦資源。鋁土礦資源的有限性和不可再生性，使對(duì)富含鋁元素的粉煤灰的綜合利用具有重要意義。粉煤灰氧化鋁含量在 17% ～ 50%之間，從粉煤灰中提取氧化鋁已引起各界重視。從粉煤灰中提取氧化鋁常用的技術(shù)方法有堿法燒結(jié)法(石灰燒結(jié)法、堿式燒結(jié)法、預(yù)脫硅堿式燒結(jié)法)、酸法浸出法和酸堿混合浸出法。有關(guān)由粉煤灰提取氧化鋁的方法,夲論壇曾有專題論述，在此不再?gòu)?fù)述。

　　1.7生產(chǎn)分子篩及用作在橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料

　　以粉煤灰為原料通過(guò)水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化及離子交換等方法可以制取各種分子篩。此外，通過(guò)偶聯(lián)劑等對(duì)粉煤灰進(jìn)行表面改性可用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑。

　　1.8 制造泡沫玻璃

　　泡沫玻璃是一種具有防潮、防腐、防火、無(wú)毒特性的無(wú)機(jī)非金屬玻璃材料，被廣泛應(yīng)用到建筑和裝飾材料中。將粉煤灰摻入到泡沫玻璃的配合料中，再向坯體中加入發(fā)泡劑，在一定條件下制成具有氣孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)玻璃體。粉煤灰泡沫玻璃具有導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、不易風(fēng)化和老化、高強(qiáng)度、吸聲、防潮等特點(diǎn)，可做防水、保溫、隔熱、隔音材料，以及混凝土骨料和填充材料等。

2 存在的問(wèn)題

　　2.1 目前對(duì)粉煤灰的綜合利用主要體現(xiàn)在建材方面，如用于生產(chǎn)水泥、用做商砼添加劑、用于生產(chǎn)加氣混凝土、輕質(zhì)砌塊等。建材領(lǐng)域雖為粉煤灰的大宗量利用途徑，但利用層次較低。而對(duì)粉煤灰的高附加值利用，如用于生產(chǎn)硅鋁合金、氧化鋁等則發(fā)展相對(duì)遲緩。

　　2.2 對(duì)粉煤灰的高附加值化綜合利用，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展并不順利。由粉煤灰生產(chǎn)硅鋁合金，從技術(shù)上講是可行的，但是卻存在著成本與效益問(wèn)題。根據(jù)有關(guān)單位工業(yè)化實(shí)踐的情況看，每生產(chǎn)一噸硅鋁合金的電力消耗量在8000-11000kw之間，如果再考慮到其它成本因素則根本無(wú)利可圖。由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁為有關(guān)方面所關(guān)注，也得到國(guó)家政策的明確支持，但是，從目前已經(jīng)報(bào)道的生產(chǎn)工藝看，無(wú)論是石灰燒結(jié)法、堿式燒結(jié)法、預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法、還是硫酸銨燒結(jié)法，都存在著生產(chǎn)成本高，二次污染嚴(yán)重的問(wèn)題。從一些單位的生產(chǎn)情況看，氧化鋁生產(chǎn)成本與目前的氧化鋁市場(chǎng)售價(jià)相同，而且根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝，每生產(chǎn)一噸氧化鋁所產(chǎn)出的二次強(qiáng)堿性廢渣在2-8噸之間。一些單位雖然也進(jìn)行了這種強(qiáng)堿性廢渣綜合利用技術(shù)的研究，并獲得了專利授權(quán)，但因缺少實(shí)用價(jià)值未能獲得工業(yè)應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)已建成的粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁裝置已因成本和環(huán)保問(wèn)題而全部陷于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。由此可以看出，單純地分離粉煤灰中的鋁元素生產(chǎn)氧化鋁，從理論上講是可行的，但在實(shí)踐上卻是一個(gè)誤區(qū)。在未能有效解決成本控制和二次廢渣排放給環(huán)境造成污染問(wèn)題的情況下，主張或投資由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁項(xiàng)目將會(huì)給投資者帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。

　　2.3 實(shí)用技術(shù)研究應(yīng)當(dāng)引起重視

　　我國(guó)是燃煤大國(guó)，每年粉煤灰的排量以近 1 億 t 的數(shù)量增加，據(jù)預(yù)測(cè)到 2020 年我國(guó)的粉煤灰排放量會(huì)達(dá)到近 9 億 t。目前，我國(guó)對(duì)粉煤灰的利用總體水平較低，主要集中在回填工程和建材材料中，對(duì)粉煤灰精細(xì)化、高附加值化利用的研究較為滯后，能夠應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的研究成果和專利較少，距產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。因此，進(jìn)一步開(kāi)展粉煤灰高附加值化綜合利用實(shí)用技術(shù)的研究，刻不容緩。

3建議

建材領(lǐng)域雖然消納粉煤灰量較大，但畢竟利用層次較低，難以創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益。而且較之于鋁、硅等有價(jià)元素的分離提取，其資源化利用水平相對(duì)較低，對(duì)緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中鋁土礦資源的緊缺狀況意義不大。同時(shí)，從國(guó)內(nèi)的情況看，從粉煤灰、煤矸石,到各種選礦尾礦、冶金廢渣，其利用途徑都向建材領(lǐng)域傾斜。建材領(lǐng)域固然消納量較大，但也不可能是無(wú)限的。因此，從資源化和市場(chǎng)角度考慮，應(yīng)強(qiáng)化粉煤灰在其它領(lǐng)域的應(yīng)用研究，拓展新的利用途徑。

對(duì)粉煤灰的精細(xì)化、高附加值化綜合利用，不應(yīng)局限于對(duì)鋁元素的分離和提取，在鋁產(chǎn)品方面更不要局限于氧化鋁的生產(chǎn)，而應(yīng)根據(jù)粉煤灰的化學(xué)與物相組成，走全元素、無(wú)害化利用的路子。如在分離提取鋁元素的同時(shí)還應(yīng)兼顧硅、鐵元素的利用，只有這樣才能夠提高粉煤灰綜合利用的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益，真正實(shí)現(xiàn)粉煤灰利用的資源化。在鋁產(chǎn)品方面，應(yīng)由氧化鋁的生產(chǎn)擴(kuò)展到氟化鋁，六氟鋁酸鈉等較高附加值鋁化學(xué)品的生產(chǎn)。由粉煤灰生產(chǎn)氟化鋁、輪胎級(jí)白碳黑和氧化鐵顏料工藝就是一個(gè)較好的粉煤灰利用方法，不僅產(chǎn)品附加值較高、符合市場(chǎng)需要，生產(chǎn)成本低，可以創(chuàng)造十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。由粉煤灰生產(chǎn)石油壓裂支撐劑，具有產(chǎn)品需求量大，可以對(duì)粉煤灰進(jìn)行整體利用，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，經(jīng)濟(jì)效益顯著，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

注意強(qiáng)化粉煤灰實(shí)用技術(shù)研究。所謂實(shí)用技術(shù)，應(yīng)具備成熟性、可靠性（至少通過(guò)中試驗(yàn)證）、經(jīng)濟(jì)性（成本低、利潤(rùn)可觀）、環(huán)保性（生產(chǎn)過(guò)程對(duì)三廢有效控制，并循環(huán)利用）、市場(chǎng)適應(yīng)性（產(chǎn)品符合市場(chǎng)需要）五大基本特征，以實(shí)用技術(shù)推動(dòng)我國(guó)粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)資源的需求與日俱增，資源的不可再生性使對(duì)二次資源的高水平化利用具有明顯的緊迫性。對(duì)富含硅、鋁元素的粉煤灰進(jìn)行精細(xì)化、高附加值綜合利用，使其變廢為寶，是粉煤灰資源化利用的主要方向，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。腳踏實(shí)地搞研究，出成果,不斷拓展粉煤灰綜合利用新途徑，對(duì)粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

來(lái)源：固廢綜合利用論壇

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