從一無(wú)是處到渾身是寶，“粉煤灰”的雄起之路

圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

在寒冷的冬季，北方城市陸續(xù)燒起了熱爐子，高聳的熱電廠煙囪吞吐出陣陣白霧。我們都知道熱電廠是通過(guò)燃燒煤炭來(lái)產(chǎn)生熱量，進(jìn)而發(fā)電或供暖。但煤炭中仍有大量粘土礦物等不可燃燒物質(zhì)，它們?cè)诟邷叵掳l(fā)生脫水、分解、軟化熔融，再經(jīng)快速冷卻凝固，形成粉煤灰顆粒。這些顆粒大小不一，小的可能只有幾微米，大的可以達(dá)到幾百微米。它們或是在干式排灰系統(tǒng)里，被煙道中的靜電除塵器或布袋除塵器精準(zhǔn)捕捉，落入灰斗后踏上被輸送儲(chǔ)存的旅程；或是在濕式排灰系統(tǒng)中，與水交融化為灰漿，流入灰池等待進(jìn)一步的處置。

粉煤灰堆存，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

我國(guó)是個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。據(jù)統(tǒng)計(jì)1995年粉煤灰排放量達(dá)1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達(dá)到3億噸；2013年粉煤灰產(chǎn)量5.8億噸，到2023年年產(chǎn)量達(dá)到7.49億噸（另說(shuō)8.65億噸）。時(shí)光回溯十年前，這些粉煤灰主要靠露天堆存，形成大量粉煤灰堆場(chǎng)。這些粉煤灰一旦“任性”起來(lái)，揚(yáng)塵四起，污染大氣；排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害。

粉煤灰年產(chǎn)生量，圖自制

其實(shí)粉煤灰主要有 Al?O?、SiO?、Fe?O?、CaO、TiO?、MgO、Na?O 等組成，在微觀下可以看出表面具有光滑的玻璃體結(jié)構(gòu)，這種非晶態(tài)玻璃體較高的化學(xué)內(nèi)能和潛在活性。自20世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外就已經(jīng)開(kāi)始了粉煤灰的綜合利用研究，直到二戰(zhàn)結(jié)束后歐洲國(guó)家煤炭逐漸成為主要燃料，但其燃燒后形成的環(huán)境污染以及礦物資源枯竭等問(wèn)題嚴(yán)重顯現(xiàn)出來(lái)，強(qiáng)烈地激發(fā)起人們對(duì)粉煤灰應(yīng)用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，涉及建材、建工、筑路、化工、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、回填、高附加值產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。

在建筑領(lǐng)域：粉煤灰在建筑方面的使用了占總利用量的45%，主要主要產(chǎn)品有：粉煤灰水泥(摻量30%以上)、混凝土、普通水泥、墻體材料、硅酸鹽承重砌塊和小型空心砌塊、燒結(jié)陶粒、燒結(jié)磚等。其中由于具有火山灰活性，粉煤灰可制作成水泥摻合料或固廢膠凝材料用以替代水泥。

在環(huán)保領(lǐng)域：主要是基于粉煤灰的吸附特性及特定組分用于廢水、廢氣的處理。如利用粉煤灰制備的聚合氯化鋁、硫酸鋁等絮凝劑在污水處理方面具有成本低、效率高等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：粉煤灰的顆粒形態(tài)賦予了其易被吸收的特點(diǎn)，而粉煤灰又富含大量對(duì)農(nóng)作物有益的微量元素，因此粉煤灰可為農(nóng)作物提供營(yíng)養(yǎng)成分，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。

在道路領(lǐng)域：粉煤灰可用于道路基層和底基層的鋪設(shè)。將粉煤灰與石灰、碎石等混合，經(jīng)過(guò)壓實(shí)等處理后形成穩(wěn)定的道路結(jié)構(gòu)層。這是因?yàn)榉勖夯抑械幕瘜W(xué)成分能夠與石灰發(fā)生反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的膠凝物質(zhì)，增強(qiáng)道路的承載能力。比如在一些城市的次要道路建設(shè)中，采用粉煤灰混合材料，既有效利用了粉煤灰，又降低了道路建設(shè)成本。

據(jù)報(bào)道，我國(guó)內(nèi)蒙古、河北、寧夏、山西等地都有大量粉煤灰資源利用示范項(xiàng)目投產(chǎn)，大大促進(jìn)了粉煤灰的綜合利用水平。當(dāng)前我國(guó)粉煤灰綜合利用水平高達(dá)80%左右，是利用量最大、應(yīng)用最廣泛的工業(yè)固廢之一。粉煤灰也真正從一無(wú)是處的電廠廢物，變成了香餑餑。

引用：

1. 《2022-2023年大宗工業(yè)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》

2. 《2022-2026年粉煤灰行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》

3. 《2024-2030年中國(guó)粉煤灰行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》智研咨詢研究

4. 《2024-2030年中國(guó)粉煤灰行業(yè)發(fā)展運(yùn)行現(xiàn)狀及投資策略研究報(bào)告》華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

5. 時(shí)雅倩,關(guān)渝珊,葛偉哲,等.粉煤灰建材化增值利用：最新技術(shù)與未來(lái)展望[J].煤炭學(xué)報(bào),2024,49(06):2860-2875.

6. 王麗萍,李超,曹坤,等.粉煤灰在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2024,52(S2):71-75+82.

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9. 劉夢(mèng)茹,楊亞?wèn)|,楊素潔,等.粉煤灰資源綜合利用現(xiàn)狀研究[J].化工礦物與加工,2021,50(04):45-48.

作者：崔彥發(fā)，河北省固廢建材化利用科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，固廢利用專家。

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