淺探粉煤灰的應用研究現狀

摘要：綜述國內外粉煤灰的綜合利用現狀，闡述我國的粉煤灰應用的發展和存在的主要問題。

關鍵詞：粉煤灰 應用 研究現狀 存在問題 　
　　一、前言
　　
　　隨著各行各業對粉煤灰的開發和利用，特別是近幾年全國高速公路的迅猛發展，粉煤灰的利用率越來越高，使粉煤灰“變廢為寶”。粉煤灰在各項工程中的利用，不但使工程造價大大降低，而且在節約土地、環境保護方面的意義將是非常深遠的。但是，到目前為止我國粉煤灰形勢依然嚴峻，每年的粉煤灰治理費耗資1.5億元以上，繳納粉煤灰排污費1000多萬元。因此，需要分析研究粉煤灰的應用現狀，找出目前存在的問題，促進粉煤灰的進一步開發應用。
　　
　　二、粉煤灰綜合利用現狀
　　
　　粉煤灰是火力發電廠燃煤粉鍋爐排除的一種工業廢渣。早在1914年，美國Anon發表了《煤灰火山特性的研究》，首先發現粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。國外對粉煤灰的研究，可追溯到1920年后的電廠大型鍋爐改造，也就從此開始有人研究粉煤灰的綜合利用[1]。而粉煤灰在混凝土中應用比較系統的研究工作是由美國伯克利加州理工學院的R.E.維斯在1933年后進行的，后來其應用不斷擴展到各個利用領域[2]。但粉煤灰問題真正引起人們重視是在二戰結束之后，尤其是冷戰時期爆發的石油危機之后，許多國家發電廠的燃料結構都發生變化，都加快轉向以煤炭為主要燃料的進程。隨之而來的是大量灰渣的排放，這更一步促進人們重視粉煤灰資源的綜合利用。于是在一些工業發達國家里，粉煤灰的綜合利用逐漸形成了一個新興產業。
　　目前，國內外粉煤灰綜合利用途徑歸納起來主要有以下7種：
　　1．粉煤灰加氣混凝土。粉煤灰加氣混凝土是新型、輕質保溫節能的墻體材料。主要原料為粉煤灰，占70％左右，其它為石灰、水泥、石膏、發氣劑等，將這些原料經過加工配料、攪拌、澆注、發氣稠化、切割、蒸壓養護等工序制成。可用作屋面保溫、維護墻、隔斷墻，亦可做最高樓層為五層的承重墻，特別適用于高層建筑填充墻、寒冷地區的外墻和地震區使用，可減輕墻重，增加使用面積[3-5]。
　　2．粉煤灰混凝土空心砌塊。近年來，粉煤灰混凝土空心砌塊發展較快，其主要原料為粉煤灰、集料、水泥等，原料經計量配料、攪拌、成型、養護等工序制成。在普通混凝土砌塊和輕集料混凝土砌塊中，也可摻入粉煤灰，但作為摻合料加入。而在粉煤灰混凝土砌塊中，粉煤灰既是摻合料又是細集料，摻量較高[6-7]。
　　3．水泥粉煤灰膨脹珍珠巖混凝土保溫砌塊。其工藝流程基本上與粉煤灰混凝土空心砌塊相似。珍珠巖砌塊具有重量輕、保溫性能好，且有一定的強度等特點，影響密度與強度的因素有：珍珠巖的摻量，粉煤灰與水泥的比例以及工藝流程的控制。還可加入適量的外加劑，以提高砌塊強度[8]。
　　4．粉煤灰混凝土路面磚。粉煤灰混凝土路面磚以水泥和粉煤灰為混合膠結料再配以粗骨料等，原料經計量攪拌、成型、養護制成，變更成型的模具可制成方磚、連鎖路面磚、仿古磚，綠化種草磚、路沿塊及其它形狀的路面磚等。成型采用分層面料，即粉煤灰混凝土料和彩色料，還可制成各種彩色的路面磚。粉煤灰混凝土路面磚不但具有普通混凝土路面磚的優點和用途，而且重量輕、導熱系數小，長期性能更好。用于車行道、人行道、園林道路、廣場、亭院、仿古建筑道路、停車場、護坡和綠化等[9-10]。
　　5．粉煤灰磚。以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和骨料，經坯料制備，壓制成型，高壓或常壓蒸汽養護而成的粉煤灰磚。以粉煤灰為主，采用水泥為主要膠結料，經坯料制備、壓制成型，常壓蒸注養護或自然養護而制成的粉煤灰磚。利用85％-90％的粉煤灰與部分添加劑為主要原料，經攪拌半硬塑擠出或半干壓法成型磚坯，經燃燒而成的無粘土燒結粉煤灰磚。這種磚打破了國內外燒結磚中最多摻60%粉煤灰的界限[11-12]。
　　6．粉煤灰陶粒及混凝土制品。陶粒是一種人造輕集料。粉煤灰陶粒以粉煤灰為主要原料，經加工成球，燒結或燒脹而成的稱為粉煤灰陶粒；經常溫或蒸汽養護而成的稱非燒結粉煤灰輕集料。粉煤灰陶粒可用于大型外墻板和混凝土砌塊等新型墻體材料[13-15]。
　　7．粉煤灰混凝土輕質隔墻板。主要是在輕度墻板的基礎上，配料時加入部分粉煤灰生產輕度隔墻板，或用水泥粉煤灰泡沫混凝土生產輕度墻板[16-18]。
　　此外，粉煤灰還可用于合成肥料，用作廢水，廢氣的絮凝劑等用途。
　　
　　三、國內粉煤灰綜合利用狀況及存在的問題
　　
　　我國有豐富的煤炭資源，近些年電力工業的發展，也仍然以燃煤火力發電為主。2000年粉煤灰排放量達到1.6億噸。對我們這個水資源缺乏，可耕地人均占有率很低的國家來說，如何做好粉煤灰的利用和處置確實是一個十分重要的問題。
　　我國的粉煤灰利用工作歷經半個世紀，從開始至今大致經歷了三個時期：（1）初始階段，從50年代開始，以建材制品和混凝土利用為主的科學實驗和建立一批建材制品示范廠為其標志。（2）發展時期，從60年代后期開始，以生產建材制品為主，這一時期的標志是建材的利用量占利用總量的80%，而建材利用又以蒸汽制品為主。（3）調整時期，80年代開始，以粉煤灰大量增長，利用途徑的多樣化和建材利用比例的相對降低為其標志[19]。
　　盡管我國的粉煤灰絕對利用率并不低，而且隨著相關科學技術的發展與突破和強制性政策的出臺，粉煤灰利用途徑也日益增多；但是和發達國家相比，我國粉煤灰資源開發和綜合利用的“質”還是與歐美的發達國家存在不小差距，所以我國的粉煤灰形勢依然嚴峻，任重而道遠。存在的主要問題如下[20-22]：
　　1．積存量驚人，堆存量仍在繼續增加。建國以來，歷年排放未加利用而堆存在灰場的粉煤灰總量已在25億噸以上。2004年發電用煤達到當年煤炭產量的40%，2010年預測將達到54%，2020年將達到60%。在今后相當長時期內，以煤發電的比例仍將維持在75%。雖經粉煤灰利用量和利用率雖逐年提高，但自1995年以來利用率增長趨緩。
　　2．可直接利用的干粉比例不大，能供應優質粉煤灰的電廠更少。由于燃煤電廠煤種來源多，煤質差異大，加上各電廠使用不同類型的磨煤機，煤粉往往較粗，燃燒不充分，直接使粉煤灰顆粒粗，含碳量高。70年代以前建設的燃煤電廠及后來所建的大量小電廠多采用低效干式除塵器或濕式除塵器，粉煤灰中最有用、性能最好的細顆粒被排入大氣，收集下來的粗顆粒不利于利用。同時電廠輸灰系統多采用高水灰比的稀相水沖灰，大量干灰變為濕灰活性大大下降，影響有效使用和不便使用。80年代以來雖然在大機組中采用高效除灰器，但不少電廠輸灰系統仍采用水沖，甚至灰渣混排，優質粉煤灰也被沖入貯灰場，嚴重影響著粉煤灰的利用�！�3．利用率增長不穩定，部分行業利用能力沒有充分發揮。90年代初年以來筑路工程對粉煤灰利用做出重大貢獻，利用率從80年代初10%左右提高到1997年的42%，但是受到諸多因素制約，利用率增長的趨勢逐漸趨緩。原因如下：（1）高速公路建造量雖大，但不是每個電廠

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