粉煤灰的综合利用

段东平

（广州市番禺环境科学研究所有限公司 广东广州 511400）

1 理化性质

粉煤灰是一种工业废渣，属于在火力发电厂煤粉锅炉排除的，从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉末称为粉煤灰。电厂燃煤过程排除的废渣中最主要固体废物。粉煤灰的比重在1.95～2.36之间，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范围内，比表面积在220 kg/m3～588 kg/m3之间。粉煤灰的特点：球形粒径、多孔结构，因此，松散状态下的粉煤灰渗透性良好，渗透系数可以达到粘性土的数百倍。而粉煤灰在外荷载的作用下具有一定压缩性能，且压缩形变与粘性土相比小得多。粉煤灰的毛细现象十分强烈，其毛细水的上升高度与压实度有紧密相关。粉煤灰的颗粒形貌可以借助扫描电镜来观察。粉煤灰的绝大部分粒径范围，从1μm到400μm，都可以通过扫描电镜观测到：小颗粒粉煤灰表面为表面光滑的球形颗粒，而较大颗粒粉煤灰(＞250μm)的形状不规则。

硅、铝和铁的氧化物是构成煤粉灰的主要化学成分。其它主要为为钙、镁、硫以及未燃烧的碳，而钾、钠的含量都较低。通常粉煤灰中的钙会与硅铝相化合进而发生凝硬作用，使得粉煤灰的强度提升而可压缩性降低。未燃烧的碳会提高粉煤灰的最优含水量并且降低最大干容谊，从而减弱凝硬作用。

2 粉煤灰的产生

在炉膛中煤粉以悬浮状态进行燃烧，在炉内的可燃物绝大部分都能烧尽，而在高温烟气中由于大量混杂的不燃物（灰粉为主），因高温作用而部分熔融。与此同时，大量细小球形颗粒在其表面作用下而产生。锅炉尾部由于引风机的抽气作用，导致大量含有灰粉的烟气流向炉尾。烟气在引风机还未将排入大气之前，采用除尘器处理细小球形颗粒的过程中，这些被收集、分离的即为粉煤灰。

3 粉煤灰利用现状

煤是我国的主要能源。同时，作为火力发电的副产品，是我国当前排量较大的工业废渣之一。我国粉煤灰排放量，在2015年已经有达到5.7亿吨，排灰程度达世界之最。因此，如何利用和处理粉煤灰，应该引起人们的广泛注意。

3.1 粉煤灰的填料填充用途

粉煤灰在建筑材料的用途，尤其是消耗大的固体原料，因其质轻、耐高温、性质稳定及廉价，比如：水泥中掺杂粉煤灰做填料，改善其性能；砂浆中添加粉煤灰用于修补加固混凝土等。烧制砖、波纹状琉璃瓦、彩色步道板、保温隔热板及墙体材料等，可以采用粉煤灰为主原料，再加入调理剂、粘土、工业废渣等来制作。除了以上建筑材料以外，利用粉煤灰特性也可以改善高聚物的一些性质，比如提升聚乙烯的力学性能，天然橡胶中参入粉煤灰，可以进行补强。然而，粉煤灰中有着表面光滑且形状规则的玻璃微珠，因此高聚物的填充局部可能会造成应力弱，同时接触的机器也极易产生磨损，所以高聚物的填充需先进行改性方可利用。另针对浅色材料，粉煤灰不宜填料，因其有较深的颜色。在建筑材料和高聚物中填充粉煤灰，由于粉煤灰的吃灰量大，便于大量使用，且减轻粉煤灰的占地而造成的资源浪费，这也是目前最有效果，也是最明显处理粉煤灰的污染的途径。

3.2 粉煤灰的吸附剂用途

农业废水的处理采用粉煤灰，可以起到“以废治废，变废为宝”重要作用。针对生活废水COD采用粉煤灰处理，可以达到54%以上的去除率[2]，效果极佳。另外，有关重金属离子的工业废水的去除率也有极佳效果，比如：去除率93.87%的六价铬。而电镀废水中的Cu2+，也达到9.%以上的去除率，且低浓度的Cu2+去除率基本都可以达到100%[1]。因此，针对这类高污染的废水处理都有着极佳的效果，也缓解了当前环境的影响和破坏。

当然，因粉煤灰中有着吸附性较差玻璃微珠，所以需要改性才能很好利用。粉煤灰改性混合酸方式来操作，如：加入盐酸和硫酸；碱处理也行，如：加入石灰石或氢氧化钠并加热，主要为改善Pb2+、Cu2+、磷酸盐及苯酚被粉煤灰的吸收[2]。而有机物也可以进行改性，如：聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDM-DAAC）针对表面改性，有关色度的去除率可以达到97%以上，去除率90.3%的砷[3]。工业废水采用吸附法处理效果也显著，操作简易，所以，合理处理粉煤灰处理废水，可以改善生态环境。另外，相对蒙脱土、沸石、及麦饭石等吸附性能，粉煤灰的性能就不太理想，且吸附后分离也相对复杂，极易二次污染，同时在林荣过程中吸附后的物质也容易析出，导致处理难度更大。

结语

根据粉煤灰的利用基本情况来看，粉煤灰除了大批量回填作用以外，同时，在建筑工程和建材生产的情况下，作为一种原料，尤其是在墙体、水泥等材料方面的利用，当然从技术上来讲也获得一定的成功，然而由于提取的费用较高，且仍然会有大量废渣，因此目前也只有部分项目得到推广应用。由此可见，大批量利用粉煤灰仍将是今后针对粉煤灰综合利用的趋势，即环境污染得以解决，也减少建灰场投资、且灰场占地面积减少；普遍推广和开发，在农业、建工与建材等行业中粉煤灰的应用；针对粉煤灰的高新技术利用的基础理论研究知识开展相关工作，以促进粉煤灰资源化进程和应用范围的扩大。