發布時間：2011-11-15作者：**天地**：**天地瀏覽：25次[關閉]
粉煤灰在環境工程中的應用
內容摘要：為了開拓粉煤灰資源化途徑，**對粉煤灰資源化的現狀進行考察，對國內外有關文獻進行分析研究。從粉煤灰特性入手，對它在環境工程保護方面的綜合利用進行總結，以可持續發展理論為基礎，從技術方面提出了粉煤灰應用的途徑和對策，以推動我國電廠粉煤灰綜合利用的產業化，規範化和市場化
關鍵詞：粉煤灰應用環境工程可持續發展
一、前言
人類發展到20世紀後期，在一味追求直接生產發展一工業發展一經濟發展的簡單模式下，自然界原始賜予幾乎不復存在，已經慘遭破壞的生存環境不僅嚴重的威脅了人類的正常生命延續，而且越來越明確地顯示出補償生態環境破壞所付出的代價，大大超出了不惜破壞生態環境所換來的經濟發展。工業在給人類創造財富的同時，也在高速消耗地球上的資源，給人類的生存環境造成了巨大的潛在威脅，治理環境汙染，尋找一條可行的途徑從根本上解決環境問題已經成為全球各國共同關心的課題。作為工業固體廢物中的老大—粉煤灰，在保護生態環境，推動社會可持續發展的今天，其引起的環境問題受到了越來越多的關住。
粉煤灰曾被認為是公害，而隨著時間的變化，越來越多的實踐己經證明粉煤灰不是廢物，而是非常寶貴的資源，具有很高的經濟價值，正所謂用之為寶，棄之為害。但由於缺乏系統的管理辦法和生態識，粉煤灰一直未能得到很好的利用，汙染和浪費非常嚴重，有些地區粉煤灰在某種程度上變成了大的汙染源。因而，如何對粉煤灰進行綜合利用，做到物盡其用，變廢為寶，將直接影響到我國工業發展的整體水平，也是人類的一項重要任務。
研究粉煤灰資源化，對中國這樣的發展中國家尤其具有重要的現實意義。
二、粉煤灰的特性及危害
粉煤灰是煤燃燒排放出的一種粘土類火山灰質材料。狹義地講，它是指鍋爐燃燒時，煙氣中帶出的粉狀殘留物。廣義地講，它還包括鍋爐底部排出的爐渣[①]。
由於絕大部分(約90%)粉煤灰由發電廠的燃煤鍋爐產生，因此，本文所研究的粉煤灰的生產和利用主要是指電力系統發電廠所排放的粉煤灰。電廠粉煤灰品種有三類：乾灰、溼灰和爐底渣[②]。
這些粉煤灰的化學成份相似，主要是sio2、al2o3、fe2o3等，但物理性狀差異較大，致使利用價值也有差異。電廠的幹灰年產量較大，其中一部分被直接利用，多數仍被排往灰場；排放於粉煤灰場的溼灰數量最大，其中絕大部分尚未開發利用，爐底渣的產量相對較小。談及粉煤灰的綜合利用，主要是指數量龐大的灰場溼灰及幹灰的開發利用。
1．粉煤灰的物理化學特性
粉煤灰是白色或灰色粉狀物料，表面密度為0.55－0.809/cm，，孔隙率為60%一75%，比表面積為2900
3一4000cm/g。在光學顯微鏡下觀察，粉煤灰包含下列主要物質：玻璃球體物質含量50%一80%，磁性氧化鐵6%~16%，碳粒子3%一4%，石英含量3%一20%，莫來石含量5%~30％[③]。
粉煤灰中矽的含量最高，其次是鋁，鐵的含量相對較低。此外，還含有鍺、嫁、硼、鎳、鈾、鉑等稀有元素。由於粉煤灰的物理化學特性取決於煤種、製粉裝置、鍋爐爐型、除塵裝置型別、除塵方式、執行條件等多種因素，所以，不同電廠的粉煤灰性質差異很大。
2．粉煤灰的環境危害
粉煤灰是電廠產生的工業廢物，具有呆滯性、不可稀釋性和長期潛在的危害性，從其產生運輸、到貯存及處置的各個環節，都會給環境帶來很多有害影響[④]。①侵占土地
我國每年發電及熱電聯產耗費原煤6億噸，排放的粉煤灰高達1.8億噸，嚴重的威脅著生態環境。對粉煤灰的處理，目前我國電廠以灰場貯灰為主要堆存手段。
據統計，每萬噸粉煤灰渣需堆場4一5畝。②汙染水體
被除塵器捕獲的飛灰，排灰方式多為濕排。濕排使飛灰中的有害成分溶入衝灰的水中，這將汙染地表水和地下水。同時堆置或填埋的粉煤灰，其有害組分很容易浸出而汙染土壤、地下水並導致水質硬度增加，不但破壞土壤和水體的生態平衡，威脅人類的健康同時也浪費了大量的水資源。
③汙染大氣
粉煤灰的水含量低顆粒細，風吹容易飛揚，處理不好易產生揚塵。在我國大多數城市，粉煤灰是懸浮顆粒物的主要**，造成區域性空氣汙染，危害人體健康。④放射性危害
粉煤灰的放射性**於它所含有的鈾、鉀和針。由於它們屬非揮發性元素，在煤的燃燒過程中會進行富集，所以在粉煤灰中的這些放射性元素的含量要比原煤中高出2一5倍。這些物質進入周圍空氣或滲入地下被人體吸入，會沉積於人的呼吸系統造成對人體的危害。
三、粉煤灰在環境工程中的應用
粉煤灰在環境工程中的應用是粉煤灰綜合利用的主要途徑，是實現經濟效益的主要方式，是最有價值的研究方向，己取得了豐碩的成果，這也是現在粉煤灰產業蓬勃發展的最重要原因。本文結合粉煤灰綜合利用現狀，以例項為基礎，提出粉煤灰應用的可行途徑及對策，1．粉煤灰在建築材料中的應用
粉煤灰具有和粘土相類似的化學成分，它可以代替粘土組分進行配料生產水泥。已研製出矽酸鹽水泥、矽酸三鈣水泥、硫酸鋁酸鈣水泥等。由於粉煤灰中含有一定量的未燃碳粒，所以用粉煤灰配料能節省燃料。
粉煤灰作為混合材料用於生產水泥，經濟效益較好，技術比較成熟，在灰質達到gb1596級灰標準熟料中摻入10%一15%混磨生產水泥，質量上***。以目前市場價一級灰一般不足100元/噸計，每利用一噸灰直接經濟效益100一150元。我國目前水泥年產量超過4億噸，從國家建材局公布的資料看，全國僅有5%的水泥企業利用粉煤灰，年產量2000萬噸。
所以，利用粉煤灰生產水泥，發展前景十分可觀。
粉煤灰磚與一般粘土磚相比有如下優點：利用了工業廢料，變廢為寶；同時節省了部分土地，抑
2制了汙染；粉煤灰中含有少量炭，可節省燃料，降低能耗；粉煤灰磚比粘土磚輕10%~20%，可減輕建築物自重和建築工人勞動強度；粉煤灰可作粘土瘦化劑，磚在乾燥過程中裂紋少，損失率低。生產粉煤灰燒結磚工藝簡單，建廠速度快，吃灰量大。利用粉煤灰生產燒結磚按摻量30%計，生產萬塊標磚約用灰渣5噸，可節煤50%，節土5m，標煤按每噸200元、每l m上按10元計，可節約成本130元，減去粉煤灰裝運費10元/噸，利用1噸灰約可節支20元。
全國磚瓦企業星羅棋布，如10%的企業生產粉煤灰燒結磚，年產量即達100億塊，經濟及社會效益明顯。2．粉煤灰在建築工程中的應用
粉煤灰在商品矽中應用，近年來有較大發展，並帶來巨大經濟效益。配c30矽時，取代量為15%時，原材料成本下降9.51元/m，取代量為30%時，原材料成本下降19.
26元/m3。一般而言，使用粉煤灰的可節約水泥15一40%，砂石8一10%，粉煤灰為50一100kg/ m，降低成本15元/ m，1噸優質粉煤灰可創效益150一250元。目前此項應用技術已趨成熟，僅上海一地每年矽產量就超過1000萬m，需用灰數十萬噸。
此種利用不僅能創造經濟效益，還可改善矽的和易性和可幫浦性，降低矽的溫公升，增加礆的後期強度等。事實上粉煤灰已不僅是水泥的替代物，且已成為矽的另乙個組分。
粉煤灰砂漿粉是以粉煤灰為主要原料按一定比例加入水泥、石灰、石膏等製成。一般每噸砂漿粉可配製2一4m砂漿，每1耐砂漿可降低成本10元左右。應用時根據標號要求加入適量砂子，即可調配出理想的不同標號的砌築砂漿或抹灰砂漿，此種利用可節約水泥30一40%，每噸粉煤灰可創效益60一80元。
南京大學和南京市第一建築公司的研究表明，粉煤灰在最佳取代水泥率30%、取代石灰膏50%時，其質量符合國家有關規定，而灰中有毒、有害和放射性元素含量均較低，不會對人體及環境造成危害。
用固化劑固化粉煤灰作為建築材料，其效能優於粘性土料，達到並超過用10%的水泥固化粉煤灰的效能。電廠採用粉煤灰作為壩基，採取多級子壩的辦法，降低灰場造價，並減少環境汙染。應用分離技術將粉煤灰中有害的未燃盡炭粒分離後，從根本上解決了劣質粉煤灰需水量大、泌水大、顆粒過粗等缺陷，為粉煤灰的資源化開闢了一條新途徑。
以南京揚子石化二期工程苯乙烯、聚苯乙烯專案為例，加固軟土地基20公頃，填築粉煤灰70萬m，節約購土費用1400萬元，節約修建貯灰場費700萬元，節省汙染治理費70萬元，節省地基處理費2000萬元，共節支創效益4170萬元，平均每立方公尺粉煤灰創效益近60元。3．粉煤灰在農業上的應用
粉煤灰疏鬆多孔、比表面積大，能保水，透氣好，可以明顯的改善土壤結構，降低容重，增加孔隙度，提高地溫，縮小膨脹率，從而顯著地改善粘質土壤的物理性質，促進土壤中微生物活性，有利於養分轉化，使水、肥、氣、熱趨向協調，為作物生長創造良好的土壤環境。印度坎普爾地區的導水性實驗、南昌的土壤孔隙度實驗、西北農學院土壤膨脹率實驗(防止土壤流失)，都有力地證明了粉煤灰改善土壤結構的效果。
粉煤灰可以改善土壤的ph值和化學成分。蔬菜試驗表明，粉煤灰用量0%一12%範圍內，隨施用量增加，植物組織中鐵、鋅濃度下降，鋁、錳濃度增加，銅、鎳濃度保持不變，沒有產生植株毒害症狀，粉煤灰富含的硼是油料作物的良好肥源[⑤]。粉煤灰同腐植酸結合施用，可以提高土壤中有效矽的含量。
研究表明，利用粉煤灰為載體，加上有效養分，磁化後便於土壤形成易為作物吸收的營養單元，不僅能提高、改良耕性，而且能增強作物光合作用和呼吸功效，提高作物抗旱抗災性。現已利用粉煤灰開33
33333
3發出粉煤灰磷肥、矽複合肥等。4．粉煤灰在環保與化工方面的應用
從環境治理出發，以廢治廢是治理環境汙染的一條新路。粉煤灰是電廠的廢物，利用粉煤灰來處理工業廢棄汙染物、有毒物，是乙個變廢為寶、化害為利的好方法。粉煤灰比表面積大，具有一定吸附效能，充分利用此效能是粉煤灰資源化的重要途徑之一。
眾所周知，很多任務廠排放的廢水廢渣中，都含有很多有毒物質，其含量超過國家允許排放標準，不經處理則造成汙染，危害人類。國內外研究證實，粉煤灰可有效去除富營養型湖泊表層水和間隙水中的磷酸酶，對造紙、印染、中草藥等廢水具有一定淨化作用，同時用粉煤灰對高濃度的少量有害物質進行固化處理，不僅形成的固體塊緻密，空隙率很少，當發生二次水化反應時，固形物的微小孔洞也被封死，被固化的有害物質更不易溶出，造價又比較低，是理想的固化劑。粉煤灰在酸性條件下，其中的鋁、鐵離解成為無機混凝劑，它與汙水混合時，鋁離子和鐵離子將汙水中的懸浮物粒子絮凝、相互捕獲而共同沉降下來，完成汙染物、懸浮物與水的分離，使得水質清澈透明。
有關專家在研究用粉煤灰處理生活汙水、造紙廠和製革廠的汙水等方面，都取得了較好的效果，說明用粉煤灰處理汙水可以以廢治廢，實現資源綜合利用，處理工藝簡單，成本低，是粉煤灰利用的有效途徑。四、小結
我國是乙個以煤炭為主要燃料的國家之一，煤炭在今後仍然處於主要地位。目前我國的粉煤灰實際利用率不高，還存在著占用耕地，造成土壤、大氣、水體等汙染的問題，粉煤灰的處理、處置和利用將是一項長遠的任務。目前我國粉煤灰綜合利用技術已經取得一些成績，但是我們還要不斷提高和完善現有的技術。
隨著人類可利用資源的匱乏，環保意識的加強，今後粉煤灰的利用開發不僅減輕了社會和環境的負擔，還可以優化資源，創造良好的經濟效益。
參考文獻：
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[3]王文生，鄭龍熙，魏德洲.粉煤灰的造礦及深加工.礦物岩石地球化學通報，1997，16(9):
112－113[4]伊武軍.資源、環境與可持續發展.北京:
環境出版社，2001.9:16－18[5]路來軍.
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1:11－12[6]王立剛.粉煤灰的環境危害與利用.
中國礦業，2023年第10卷第4期.
[7]王溥.制止汙染和資源優用是21世紀人類粉煤灰利用的必由之路.flyash，2000，1
粉煤灰在砼中的應用
一基本規定 1 各等級粉煤灰的使用範圍如下 級粉煤灰適用於鋼筋砼和跨度小於6 m的預應力砼 級粉煤灰適用於鋼筋砼和無筋砼 級粉煤灰主要用於無筋砼。對設計強度等級c30及以上的無筋粉煤灰砼，宜採用 級粉煤灰。用於預應力砼 鋼筋砼及設計強度等級c30及以上的無筋砼的粉煤灰等級，如經試驗論證，可採用比上述...
粉煤灰在混凝土中的作用
4 摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱 混凝土中水泥的水化反應是放熱反應，在混凝土中摻入粉煤灰由於減少了水泥的用量可以降低水化熱。水化放熱的多少和速度取決於水泥的物理 化學效能和摻入粉煤灰的量，例如，若按重量計用粉煤灰取代30 的水泥時，可使因水化熱導致的絕熱溫公升降低15 左右。眾所周知，溫度公升高時水...
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