我国粉煤灰综合利用现状与展望郝小非1 饶先发2 李明周2(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州，450006;2.江西理工大学，江西赣州，341000)摘要：粉煤灰是我国固体废弃物污染的主要来源，它严重污染着环境，其资源优化利用一直都是我国政府和专家关注的对象，本文结合粉煤灰的基本性质和组成，重点介绍了粉煤灰在我国矿产资源综合利用方面的研究现状。
关键词：粉煤灰性质现状粉煤灰是发电厂与各种燃煤锅炉排放的一种固体废弃物，据统计我国粉煤灰年排放量高达2亿吨，且每年都在递增，是工业废渣中产量最大的一种废渣。
不仅污染了环境还占用大量土地，造成的环境问题已相当严重。
因此对粉煤灰治理是刻不容缓的，其综合利用可以化害为利，变废为宝，从而实现经济和社会的协调发展，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。
1.粉煤灰的综合利用回顾长期以来我国利用粉煤灰主要是回填低洼地、矿井、煤矿塌陷区、砖厂的土坑等，此方法不需任何技术，方法简单，但易造成二次污染，利用效益较低。
二十世纪八十年代后，各科研院所加大了对粉煤灰的研究开发和综合利用，将其在建筑材料方面的应用列为重点研究对象，认为其具有较高的化学内能和火山活性，是一种性能优良的水泥、混凝土的掺合料和特优的辅助性胶凝材料；其在建材制品、筑路工程方面的应用也迅速扩大。
但往往也存在着很多缺点；利用粉煤灰配制混凝土既节省材料且性能优良，但需要粉煤灰的技术经济指标较高，况且掺量较少；利用粉煤灰制粉煤灰水泥既节省材料且掺量可达75%，但往往增加水泥的需水量，影响水泥强度及其水泥制品的耐久性。
利用粉煤灰生产烧结砖和蒸养砖，具有能耗低、工艺简单、不产生二次污染、导热系数小、重量轻等特点，但抗冻融能力差，应用有限。
近年来，国家加大了对粉煤灰综合利用的引导、鼓励和给与相应企业的优惠政策，特别是随着《粉煤灰综合利用政策》的颁布，粉煤灰已在建材、建工、农业、材料、环境保护等其它领域得到应用和扩展，至今，我国粉煤灰综合利用技术有近200项，得到实施应用的有近70项。
用于建材制品方面约占粉煤灰利用总量的35%，道路施工约占20%，农业应用约占15%，填充材料约占15%，建筑工程约占10%，提取矿物和高值利用约占5%[1]。
2.粉煤灰的物理、化学性质粉煤灰是以富铝玻璃体存在，是多种矿物高分散度单体颗粒的集合体，具有颗粒小、比表面积大、孔隙率高、活性高、吸附能力强等特点，物相组成主要有石英、磁铁矿、莫来石、玻璃体和少量碳等。
在显微镜下观察粉煤灰，可以看到一些大小不等的圆球形和形状不规则的非球体颗粒，密度为2-2.3g/cm2，松散干容重550-800kg/cm3,比表面积270-350m2/g, 孔隙率60-75%，强度可达7000kg/m2;分析我国30家大型发电厂粉煤灰的组成见表1[2]；由于其具有的独特的理化性质，使其具有颗粒小、比面积大、孔隙率高、活性高、吸附能力强等特点；及其较高的应用和研究价值。
粉煤灰的化学成分(%)名称烧失量SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO R2O SO3含量3~20 43~56 4~10 20~35 0.5~1.5 0.6~2.0 1.0~2.5 0.3~1.53.粉煤灰综合利用现状3.1粉煤灰制泡沫玻璃泡沫玻璃是一种新型的环保建筑节能材料,它是以碎玻璃、粉煤灰为主要原料,在加入发泡剂、改性剂、促进剂、稳泡剂之后经过细碎粉磨,形成配合料,再经过低温预热、高温溶融、发泡、稳泡、退火等工序而制成的一种无机非金属特种玻璃材料。
其内部充满了无数微小均匀的连通或封闭气孔,是一种性能良好的保温隔热和吸音材料。
方荣利等人[3]以配合料配合比m(粉煤灰)：m(碎玻璃):m(石灰石):(磷酸钠或硼酸)=35:53.5:10:1.5,配合料细度控制在0.8mm方孔筛筛余小于5%，成型压力3～5MPa,以10～20℃/min 速率升温至850℃，发泡60min,再升温到950℃，烧结60min,精心退火，即得泡沫玻璃。
生产的粉煤灰泡沫玻璃以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔结构,集传统保温隔热材料优点于一身,具有容重低、强度高、导热系数小、不吸湿、不透气、不燃烧、防啮防蛀、耐酸耐碱(氢氟酸除外)、无毒、无放射性、化学性能稳定,既是保冷材料又是保温材料,易加工且不易变型等特点。
在恶劣环境下(低温、超低温、高温、高低温交替变换及潮湿环境)中均可使用。
不但安全可靠,而且经久耐用,被誉为“不用更换的永久性隔热材料”。
同时,因其长年使用也不会变质,本身又能起到防火防震作用,故被广泛应用于石化、轻工、造船、冷藏、建筑、环保、地下工程、国防军工等领域。
生产泡沫玻璃有利于废物利用,保护环境,其产品也有显著的环保效益,属于国家大力提倡并扶持的产业,其经济效益和社会效益都十分乐观,发展前景极为广阔。
可以预见若投资建设一条年产1.2×10000m3泡沫玻璃毛坯的工业化生产线,需用主厂房1620m2,辅助厂房800m2,设备投资约需625万元,总投资不超过1000万元,单位综合成本716.5元/m3,年销售收入可达1876.9万元,年税后净利润605.7万元,投资利润率为72％。
3.2粉煤灰加气混凝土粉煤灰加气混凝土是一种新型建筑材料，具有新型、轻质、保温、节能等特点，主要原料为粉煤灰，用量70％左右，其它为石灰、水泥、石膏、发气剂等，原材料经过加工配料、搅拌浇注，发气稠化、切割、蒸压养护等工序制成；粉煤灰加气混凝土制品主要有彻块和板材两类。
主要设备有球磨机、计量配料设备、搅拌浇注机、模具、切割机、蒸压釜、蒸压锅炉、输送设备等；近几年来研究最多的是粉煤灰加气混凝土砌块，它是一种新型环保墙体材料具有重量轻、隔热、保温、防火、吸声、省工和充分利用“三废”等优点，还能降低工程造价和减轻建筑物自重，提高抗震性能，是一种较好的新型轻质墙体材料；但是，在粉煤灰加气混凝土墙体上抹灰普遍出现了空鼓、裂缝、剥落等现象，一些科研人员近年来针对此现象进行了大量的研究；大秦铁路股份有限公司技术生产部朱君[4]依据具体实例就墙体表面抹灰层产生的空鼓、开裂，详细分析了其原因，并提出了切实可行的控制措施，为进一步推广使用该种墙材创造了条件。
3.3塑料/粉煤灰复合材料随着人民生活水平的提高，大量的塑料废弃物的丢弃，对环境已造成了恶劣的影响，形成了白色污染，近年来我国塑料的真正利用率一直徘徊在10%左右，利用废旧塑料和粉煤灰复合生产新材料是一种新的开发利用途径。
中科院长春应用研究所一直致力于这方面的研究，对多种废旧塑料和粉煤灰进行了不同配比、增容、增塑的研究，研制出的金属替代材料在不加任何骨架材料的情况下，具有良好的压缩、弯曲、冲击强度等综合性能。
成功生产出的城市排水井盖、墙壁内分线盒等产品性能良好。
张志梅等[5]成功探讨了利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工艺方法及条件。
这些都对综合治理白色污染合格和黑色污染起着重大的意义，为资源回收和利用开辟了一条新路；具有较好的社会、经济、环境效益，随着21世纪复合材料的发展，其开发应用前景十分广阔。
3.4粉煤灰用于废水处理粉煤灰具有吸附作用可以有效地去除废水中的COD、BOD5、SS等；作为吸附剂、徐凝剂、助凝剂在水处理中有着广泛的用途。
3.4.1 粉煤灰治理制浆造纸废水、脱色脱味众所周知，制浆造纸是用水大户，吨纸用水量高达300~500，我国造纸排放量占工业污水量的1/6，COD 和SS均占1/4，造纸污水是水污染治理的重点，用粉煤灰可以处理造纸污水，是以污制污，充分利用资源一条途径。
郝红等[6]人研究发现灰水比为1:20～1:15的冲灰水与CODcr浓度为330mg/L的造纸厂废水充分掺混、沉降，3天后CODcr浓度可达100mg/L以下，BOD5、SS、PH、色度等指标经合适的工艺处理均能达到国家一级排放的要求。
我国部分地区已经建立了粉煤灰处理造纸、化纤废水的示范工程，治理效果良好。
3.4.2 改性粉煤灰处理重金属废水据报道[7]：粉煤灰经适当改性后对溶液中铬等重金属离子具有良好的吸附性能，进而对用改性粉煤灰分别处理含重金属离子铬、铅、铜、镉废水，并将它应用到电镀废水中，效果很好，且达到国家排放标准；彭荣华等[8]，以热电厂产生的粉煤灰为主要原料，经适当条件下制成改性粉煤灰，研究发现在适宜PH值范围，改性粉煤灰去除工业电镀废水中重金属离子Cr6+、Pb2+、Cu2+、Cd2+效果良好，去除率达97.5%以上，达到国家排放标准。
4.展望粉煤灰的综合利用率虽然在逐渐提高，但利用于高等技术方面还较薄弱，在提取有用矿物，保护环境等还有待进一步开发；当然也需要考虑各地的实际情况，特别是周边地区发电厂排灰量的情况，要因地制宜地选择粉煤灰的用量，不能盲目的加大粉煤灰的使用量，增加运输成本；21世纪是倡导资源节约型的社会；有理由相信，随着粉煤灰综合利用技术不断进步，以粉煤灰为原料的一些高附加值的产品也将层出不穷，并得到广泛的应用。
不仅是解决环境污染；也是提高资源利用率，实现可持续发展，达到经济效益、社会效益、环境效益和谐统一的重要途径；在国家极力提倡发展循环经济的今天也尤为重要。
参考文献[1] 王晓华，李兴春，元国成.大庆石油管理局粉煤灰综合利用现状及前景[J].油气田环境保护，2005，（3）：44-45.[2]黄兆龙，湛渊源.粉煤灰的物理和化学性质[J].粉煤灰综合利用，2003，（4）：3-8.[3]方荣利，刘敏，周元林.利用粉煤灰研制泡沫玻璃[J].新型建筑材料，2003，（3）：38-40.[4]朱君.粉煤灰加气混凝土彻块填充墙抹灰空裂控制[J].建筑设计，2005，34（1）：119-120[5]张志梅，刘志刚，严海标，等.利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦[J].化工环保，2000，20（1）：25-27[6]郝红，谭红武，王建影，等.利用粉煤灰处理安徽造纸厂废水的可行性试验研究[J].中国水利水电科学研究院学报，2003，1（2）：134-139[7]李方文，魏先勋，李彩亭，等.粉煤灰在环境工程中应用[J].污染防治技术,2002,15(3):27-29.[8]彭荣华、陈丽娟、李晓湘.改性粉煤灰吸附处理含重金属离子废水的研究[J].材料保护,2005,38(1):48-50 THE NEW REPORT ABOUT THE COMPREHENSIVE UTILIZATION OF FLY ASHHao Xiao–Fei Rao Xian–fa, Li Ming--Zhou(National Engineering center for Multipurpose Utilization of Non-Metallic Mineral Resources,Zhengzhou 450006 Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, jiangxi 341000)Abstract：fly ash is the major waste solid resource. It pollutes severely the environment. Itsresource-oriented utilization has been a most concerned. In this paper, in terms with its properties, the new developmentof its comprehensive utilization are explained.key words: fly ash; comprehensive utilization; new report.。