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,路面強度與不摻粉煤灰的路面強度接近,符合國家路面工程標(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, 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,有利于促進農(nóng)作物的生長。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。
1.4在環(huán)境保護中的應(yīng)用
粉煤灰具有較高的吸附活性,可用來凈化廢水,對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用于治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、強度高,絕緣性好等優(yōu)異特性,在高級噴涂材料和防火材料中作為填充料,在石油精煉過
程中用做裂化催化劑,效果良好。
1.6提取氧化鋁
我國是鋁生產(chǎn)大國,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,在此不再復(fù)述。
1.7生產(chǎn)分子篩及用作在橡膠補強填料
以粉煤灰為原料通過水熱合成、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
偶聯(lián)劑等對粉煤灰進行表面改性可用做橡膠補強劑。
1.8 制造泡沫玻璃
泡沫玻璃是一種具有防潮、防腐、防火、無毒特性的無機非金屬玻璃材料,被廣泛應(yīng)用到建筑
和裝飾材料中。將粉煤灰參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、高強度
、吸聲、防潮等特點,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、存在的問題 2.1 目前對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
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)展相對遲緩。
2.2 對粉煤灰的高附加值化綜合利用,產(chǎn)業(yè)化進展并不順利。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題。根據(jù)有關(guān)單位工業(yè)化實踐的情況看,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,也得到國家政策的明確支持,但是,從目前已經(jīng)報道的生產(chǎn)工藝
看,無論是石灰燒結(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售價
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)出的二次強堿性廢渣在2-8噸之間。一些單
位雖然也進行了這種強堿性廢渣綜合利用技術(shù)的研究,并獲得了專利授權(quán),但因缺少實用價值未能
獲得工業(yè)應(yīng)用。目前,國內(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
在實踐上卻是一個誤區(qū)。在未能有效解決成本控制和二次廢渣排放給環(huán)境造成污染問題的情況下,
主張或投資由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁項目將會給投資者帶來重大經(jīng)濟損失。
2.3 實用技術(shù)研究應(yīng)當(dāng)引起重視
我國是燃煤大國,每年粉煤灰的排量以近1億t的數(shù)量增加,據(jù)預(yù)測到2020年我國的粉煤灰排放
量會達到近9億t。目前,我國對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)實踐的研究成果和專利較少,
距產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走。因此,進一步開展粉煤灰高附加值化綜合利用實用技術(shù)的研究,
刻不容緩。
3、建議 3.1 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)濟效益。而
且較之于鋁、硅等有價元素的分離提取,其資源化利用水平相對較低,對緩解社會經(jīng)濟發(fā)展中鋁土
礦資源的緊缺狀況意義不大。同時,從國內(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,但也不可能是無限的。因此,從
資源化和市場角度考慮,應(yīng)強化粉煤灰在其它領(lǐng)域的應(yīng)用研究,拓展新的利用途徑。
3.2 對粉煤灰的精細(xì)化、高附加值化綜合利用,不應(yīng)局限于對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、無害化利用的
路子。如在分離提取鋁元素的同時還應(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)濟效益,真正實現(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、輪胎級白碳黑和氧化鐵顏料
工藝就是一個較好的粉煤灰利用方法,不僅產(chǎn)品附加值較高、符合市場需要,生產(chǎn)成本低,可以創(chuàng)
造十分可觀的經(jīng)濟效益,而且不會對環(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,可以對粉煤灰進行整體利用,對環(huán)境無污染,經(jīng)濟效益顯著,生產(chǎn)過程簡單等特點。
3.3 注意強化粉煤灰實用技術(shù)研究。所謂實用技術(shù),應(yīng)具備成熟性、可靠性(至少通過中試
驗證)、經(jīng)濟性(成本低、利潤可觀)、環(huán)保性(生產(chǎn)過程對三廢有效控制,并循環(huán)利用)、市場
適應(yīng)性(產(chǎn)品符合市場需要)五大基本特征,以實用技術(shù)推動我國粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
綜上所述,社會經(jīng)濟的發(fā)展對資源的需求與日俱增,資源的不可再生性使對二次資源的高水平
化利用具有明顯的緊迫性。對富含硅、鋁元素的粉煤灰進行精細(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)濟和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。腳
踏實地搞研究,出成果,不斷拓展粉煤灰綜合利用新途徑,對粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重
要意義。