粉煤灰的综合利用途径、存在的问题及建议

粉煤灰是我国堆积量最大的固体废弃物之一, 粉煤灰的堆积和外排不仅占用了大量土地资源, 而且容易造成环境污染。粉煤灰中含有一定量的残碳、磁珠和微珠等有用组分和有价元素, 根据粉煤灰的特性对其进行提质或综合利用对减少环境污染、提高粉煤灰经济效益具有重要意义。文章对粉煤灰的综合利用现状及研究进展, 探讨了粉煤灰综合利用与提质方法存在的问题及发展趋势。建议根据不同粉煤灰的特性, 进一步开展粉煤灰材料制备的研究, 同时强化对粉煤灰中微量元素、稀有元素和其它高附加值组分的回收。

一、粉煤灰的应用

1.在建筑工程和建材工业中的应用

目前，我国粉煤灰的主要利用途径在建筑工程和建材工业领域， 在建筑工程方面，粉煤灰可作为道路和土建工程的回填物料，也可以替代粘土作为水泥原料以及混合料使用。在建筑材料方面，可用于生产粉煤灰水泥、烧结粉煤灰砖、粉煤灰陶粒、粉煤灰面砖、粉煤灰板材、加气混凝土、泡沬玻璃、地聚胶凝材料等。

2.在道路工程中的应用

粉煤灰可作为道路基层和底基层材料、路堤、路面修复及回填材料、灌浆料使用。研究表明利用脱碳粉煤灰混凝土修复路面，路面强度与不掺粉煤灰的路面强度接近，符合国家路面工程标准。

3.在农业方面的应用

粉煤灰具有的多孔、轻质、粒细等物理特性，可以改善土壤质地及土壤结构，增加土壤的蓄水能力和透光性。同时，粉煤灰中含有镁、钙、钾、磷元素以及铜、硼、锌、锰等微量元素，施用于农田可以提高土壤肥力，有利于促进农作物的生长。如利用粉煤灰生产的硅肥、复合肥以及粉煤灰磁化肥等，增产效果显著。粉煤灰在农业上的应用具有用量大、效果显著、初期投入少等优点。

4. 在环境保护中的应用

粉煤灰具有较高的吸附活性，可用来净化废水，对 COD 和色度等都有较好的去除效果。此外，粉煤灰中含 CaO 等碱性物质，可作燃煤烟气的脱硫剂。用于冶炼硅铝合金或分选空心玻璃微珠将粉煤灰中的硅、铝、铁等氧化物经高温脱氧，在特定条件下加入还原剂冶炼可生产硅铝合金。

粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，主要化学成分为硅、铝、铁氧化物，具有空心、粒小、隔热、隔音、耐酸碱、强度高，绝缘性好等优异特性，在高级喷涂材料和防火材料中作为填充料，在石油精炼过程中用做裂化催化剂，效果良好。

5. 提取氧化铝

我国是铝生产大国，每年需要消耗大量的铝土矿资源。铝土矿资源的有限性和不可再生性，使对富含铝元素的粉煤灰的综合利用具有重要意义。

粉煤灰氧化铝含量在 17% ～ 50%之间，从粉煤灰中提取氧化铝已引起各界重视。

6. 生产分子筛及用作在橡胶补强填料

以粉煤灰为原料通过水热合成、水热转化及离子交换等方法可以制取各种分子筛。此外，通过偶联剂等对粉煤灰进行表面改性可用作橡胶补强剂。

7. 制造泡沫玻璃

泡沫玻璃是一种具有防潮、防腐、防火、无毒特性的无机非金属玻璃材料，被广泛应用到建筑和装饰材料中。将粉煤灰掺入到泡沫玻璃的配合料中，再向坯体中加入发泡剂，在一定条件下制成具有气孔结构的轻质玻璃体。粉煤灰泡沫玻璃具有导热系数低、密度小、不易风化和老化、高强度、吸声、防潮等特点，可做防水、保温、隔热、隔音材料，以及混凝土骨料和填充材料等。

二、 粉煤灰利用存在问题

1. 建材方向存在问题

目前对粉煤灰的综合利用主要体现在建材方面，如用于生产水泥、用做商砼添加剂、用于生产加气混凝土、轻质砌块等。建材领域虽为粉煤灰的大宗量利用途径，但利用层次较低。而对粉煤灰的高附加值利用，如用于生产硅铝合金、氧化铝等则发展相对迟缓。

2. 有价金属提取问题

对粉煤灰的高附加值化综合利用，产业化进展并不顺利。由粉煤灰生产硅铝合金，从技术上讲是可行的，但是却存在着成本与效益问题。根据有关单位工业化实践的情况看，每生产一吨硅铝合金的电力消耗量在8000-11000kw之间，如果再考虑到其它成本因素则根本无利可图。由粉煤灰生产氧化铝为有关方面所关注，也得到国家政策的明确支持，但是，从目前已经报道的生产工艺看，无论是石灰烧结法、碱式烧结法、预脱硅碱石灰烧结法、还是硫酸铵烧结法，都存在着生产成本高，二次污染严重的问题。

3. 实用技术研究应当引起重视

我国是燃煤大国，每年粉煤灰的排量以近1亿t的数量增加，据预测到2020年我国的粉煤灰排放量会达到近9亿t。目前，我国对粉煤灰的利用总体水平较低，主要集中在回填工程和建材材料中，对粉煤灰精细化、高附加值化利用的研究较为滞后，能够应用于工业实践的研究成果和专利较少，距产业化应用还有很长的路要走。因此，进一步开展粉煤灰高附加值化综合利用实用技术的研究，刻不容缓。

三、 建议

1、粉煤灰作为一种工业废弃物，在建筑材料领域具有非常广泛的应用，在制备多功能材料的应用中具有较高的能量附加值，可以提高粉煤灰的资源化利用率，兼顾环境效益和经济效益。

2、对粉煤灰的精细化、高附加值化综合利用，不应局限于对铝元素的分离和提取，在铝产品方面更不要局限于氧化铝的生产，而应根据粉煤灰的化学与物相组成，走全元素、无害化利用的路子。如在分离提取铝元素的同时还应兼顾硅、铁元素的利用，只有这样才能够提高粉煤灰综合利用的系统经济效益，真正实现粉煤灰利用的资源化。在铝产品方面，应由氧化铝的生产扩展到氟化铝，六氟铝酸钠等较高附加值铝化学品的生产。由粉煤灰生产氟化铝、轮胎级白碳黑和氧化铁颜料工艺就是一个较好的粉煤灰利用方法，不仅产品附加值较高、符合市场需要，生产成本低，可以创造十分可观的经济效益，而且不会对环境造成二次污染。由粉煤灰生产石油压裂支撑剂，具有产品需求量大，可以对粉煤灰进行整体利用，对环境无污染，经济效益显著，生产过程简单等特点。

3、注意强化粉煤灰实用技术研究。所谓实用技术，应具备成熟性、可靠性（至少通过中试验证）、经济性（成本低、利润可观）、环保性（生产过程对三废有效控制，并循环利用）、市场适应性（产品符合市场需要）五大基本特征，以实用技术推动我国粉煤灰资源化利用产业的发展。

四、结论与展望

综上所述，社会经济的发展对资源的需求与日俱增，资源的不可再生性使对二次资源的高水平化利用具有明显的紧迫性。对富含硅、铝元素的粉煤灰进行精细化、高附加值综合利用，使其变废为宝，是粉煤灰资源化利用的主要方向，也是发展循环经济和实现可持续发展战略的重要途径。脚踏实地搞研究，出成果,不断拓展粉煤灰综合利用新途径，对粉煤灰资源化利用产业的发展具有重要意义。