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粉煤灰蓄水,粉煤灰的综合利用途径、存在的问题及建议

更新时间:2020-10-31 03:32

利用途径

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。

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。

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。

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

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。

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。

从粉煤灰中提取氧化铝常用的技术方法有碱法烧结法(石灰烧结法、碱式烧结法、预脱硅碱式烧结法)、酸法浸出法和酸碱混合浸出法。

有关由粉煤灰提取氧化铝的方法,夲论坛曾有专题论述,在此不再复述。

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。

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。

存在的问题

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。

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。

从一些单位的生产情况看,氧化铝生产成本与目前的氧化铝市场售价相同,而且根据不同的生产工艺,每生产一吨氧化铝所产出的二次强碱性废渣在2-8吨之间。

一些单位虽然也进行了这种强碱性废渣综合利用技术的研究,并获得了专利授权,但因缺少实用价值未能获得工业应用。

目前,国内已建成的粉煤灰生产氧化铝装置已因成本和环保问题而全部陷于停产或半停产状态。

由此可以看出,单纯地分离粉煤灰中的铝元素生产氧化铝,从理论上讲是可行的,但在实践上却是一个误区。

在未能有效解决成本控制和二次废渣排放给环境造成污染问题的情况下,主张或投资由粉煤灰生产氧化铝项目将会给投资者带来重大经济损失。

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。

建议

建材领域虽然消纳粉煤灰量较大,但毕竟利用层次较低,难以创造较高的经济效益。

而且较之于铝、硅等有价元素的分离提取,其资源化利用水平相对较低,对缓解社会经济发展中铝土矿资源的紧缺状况意义不大。

同时,从国内的情况看,从粉煤灰、煤矸石,到各种选矿尾矿、冶金废渣,其利用途径都向建材领域倾斜。

建材领域固然消纳量较大,但也不可能是无限的。

因此,从资源化和市场角度考虑,应强化粉煤灰在其它领域的应用研究,拓展新的利用途径。

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。

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。

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。

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