粉煤灰综合利用 干货分享：我国粉煤灰综合利用现状浅析

1.粉煤灰的基本性质

1.1粉煤灰的化学成分

燃煤由有机物和无机物组成。有机物的主要成分是碳、氢、氧，无机物的主要成分是高岭石、方解石、黄铁矿。无机物被烧成灰烬，其主要成分是硅、铝、铁的氧化物和一定量的钙、镁、硫的氧化物。粉煤灰的元素组成为:O 47.83，Si 11.48~ 31.14，Al6.40~22.91，Fe 1.90~18.51，Ca 0.30~25.21，K 0.22~3.10，Mg 0.05~1.92，Ti 0.40

1.2粉煤灰的矿物组成

当粉煤灰在锅炉中燃烧时，其无机矿物被分解、烧结、熔化和冷却。冷却后的粉煤灰基本上可分为两类:玻璃态和结晶态矿物。冷却速度越快，粉煤灰的玻璃体含量越大，反之，冷却速度越慢，玻璃体容易结晶。一般结晶矿物有应时、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰和无水石膏等。，无定形矿物为玻璃质、无定形碳和次生褐铁矿，其中玻璃质占50%以上。

1.3粉煤灰的结构

粉煤灰的结构是在燃烧和去除过程中形成的，结构复杂。在显微镜下，粉煤灰是由晶体、玻璃体和少量未燃碳组成的复合结构混合物。

2.中国粉煤灰综合利用现状

长期以来，我国粉煤灰的综合利用一直受到国家的重视。早在20世纪50年代，它就开始在建筑工程中用作混凝土和砂浆的外加剂，在建筑业中用作制砖，在道路工程中用作路面基层材料等。，尤其是水电建设大坝工程。20世纪60年代，粉煤灰利用的重点转向墙体材料，开发生产粉煤灰致密砌块、墙板、粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰粘土烧结砖等。20世纪70年代，国家投入大量资金将粉煤灰用于建材工业。然而，利用问题没有得到很好的解决。20世纪80年代，国家将资源综合利用作为经济建设中的一项重大经济技术政策，使粉煤灰综合利用得到蓬勃发展。1990年粉煤灰排放量6700万吨，利用率1900万吨，利用率28.3%。1995年排放9936万吨，利用率4145万吨，利用率达到42%。2000年的排放量为1.2亿吨，粉煤灰的排放量和利用率同步增长，特别是上海，近年来粉煤灰的利用率达到100%，居全国首位。

2.1在建筑材料行业的应用

我国粉煤灰综合利用始于建材领域，已有50多年的历史，积累了一系列生产、利用和管理经验。就全国而言，建筑材料生产中使用的粉煤灰量最大，约占总利用量的35%，利用的方式和手段也最多。粉煤灰生产的建筑材料主要有:粉煤灰水泥、不粘水泥原料、普通水泥、硅酸盐水泥、硅酸三钙水泥、铝酸钙水泥、低体积质量油田水泥、早强水泥等。部分粉煤灰含量达到75%的硅酸盐承重砌块和小空芯砌块、加气混凝土上部砌块和板材、烧结陶粒、烧结砖、蒸压砖等。

粉煤灰建筑产品可分为未烧制和烧制两种。在许多未烧制的粉煤灰建筑产品中，首先开发的是蒸制品。这些产品的特点是利用粉煤灰的火山灰活性，与含钙物质配合，在一定的温度和湿度条件下与它们反应，生成水化产物，以获得一定的强度和其他性能。这些产品的生产工艺严格，设备复杂，每种产品都有自己的特点。它们各自的工艺条件不同，对粉煤灰的质量要求和用量也不同。而且不同产品的应用技术要求也有各自的特点。

2.2建筑工程中的使用

这类耗灰约占总耗灰量的10%，主要包括:用于团凝、泵凝、高低级凝、灌浆材料等的粉煤灰。粉煤灰混凝广泛应用于土木工程、水利工程、建筑工程和预制混凝制品及构件。只有开发粉煤灰产品，选择符合质量要求的原状灰，并在混凝中合理使用，才能满足各种类型和等级混凝的质量要求。

2.3粉煤灰在化学工业中的应用

从粉煤灰中提取高纯明矾合成氧化铝，粉煤灰制备碳化硅粉，粉煤灰制备微晶玻璃。

2.4在水利和道路工程中的应用

本部分使用的粉煤灰量占使用粉煤灰总量的20%，主要包括:粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层、粉煤灰沥青混凝土、护坡护堤工程用粉煤灰、修建水库大坝用粉煤灰等。

2.5农业应用

这部分粉煤灰占总灰分消耗的15%，主要用于改良土壤、制作磁肥、微生物复合肥、农药等。粉煤灰的农业利用具有投资少、消耗大、需求稳定、潜力大的特点，是适合我国国情的重要综合利用途径。目前，我国粉煤灰的农业应用研究主要集中在粉煤灰的土壤改良效果和肥料价值上。虽然粉煤灰中的硅成分主要是与铝结合的柱状晶体，不能被农作物直接吸收，但二氧化硅、氢氧化镁和氢氧化钾可以在9000℃的高温下烧结形成化合物。这种化合物中的硅、镁、钾等元素很容易被作物吸收，因此粉煤灰可以通过技术加工制成肥料。另外，粉煤灰磁肥增产效果明显。粉煤灰磁肥是以粉煤灰为载体，添加有效养分，具有独特磁效应的肥料。它营养丰富，磁肥容易形成作物容易吸收的营养单位，既能提高化肥利用率，又能大量利用粉煤灰。

2.6环境保护中的应用

主要是粉煤灰在废气和废水处理中的应用:粉煤灰比表面积大、孔隙率高、吸附和沉降性好。它能吸附污水中的悬浮物，去除有色物质，降低色度，吸附去除污水中的耗氧物质。并且具有较好的除氟能力。粉煤灰脱硫剂的脱硫效率高于纯石灰脱硫剂，因为吸收剂的比表面积是气固反应中反应速率的主要决定因素。当灰石灰比合适，反应温度合适时，脱硫率可达90%以上。

2.7粉煤灰在塑料、橡胶等方面的应用

粉煤灰作为塑料和橡胶工业填料的研究也值得关注。采用铝酸盐活化处理可以大大提高粉煤灰微珠与酚醛树脂的相容性，从而改善微珠酚醛复合材料的力学性能，大大降低制造成本。粉煤灰经过研磨、焙烧和表面活性处理后，可以作为橡胶的增强填料，从而大大降低橡胶制品的生产成本。

3.粉煤灰应用技术的发展方向

总的来说，粉煤灰用于砌筑和回填的技术成熟，工艺简单，粉煤灰用量大，属于大力推广应用粉煤灰高强混凝土的技术，尚待完善和发展。粉煤灰空带芯烧结砖和粉煤灰混凝土空带芯小砌块等建筑产品的应用技术是未来的发展热点，需要在大规模工业化生产中继续探索和完善其工艺参数。未来发展和研究的关键技术课题如下:

3.1含有大量粉煤灰的产品

无论从节能、环保、节地、降低成本来看，大掺量粉煤灰产品都将是下一个发展趋势。

3.2重点开发砖系列产品

产品在免烧结免蒸自然养护过程中，粉煤灰含量可达80%以上。有效添加剂的使用，不仅可以通过干压生产产品，还可以通过挤压成型实现工业化生产，提高劳动效率，保证产品质量。

4.结论

粉煤灰科学技术是一门综合性、边缘性科学技术。其技术的可持续发展依赖于其他学科的最新进展。如果能够合理利用，不仅可以解决粉煤灰带来的环境问题，还可以作为一种新的资源来开发各种实用产品。

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