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惠及煤电、环保、建工,中国粉煤灰综合利用现状、技术与工艺

发布日期:2018-06-17   来源:矿道网   投稿者:张郎   浏览次数:1579

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         粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,大量的粉煤灰不仅对环境造成危害,对人体健康也会造成影响。

粉煤灰可广泛用于城市建筑、道路工程、生态回填、农业等领域。尤其是高铝粉煤灰的氧化铝含量在40%到50%之间,可以极大地弥补我国铝资源的不足的现状。

一、国内粉煤灰利用现状

1、利用率低

国外粉煤灰的综合利用最早可追溯到20 世纪20 年代,当时一些发达国家开始对粉煤灰进行研究。

国外粉煤灰的资源化利用备受重视,综合利用率较高,如荷兰达到 100%,日本为98%,欧美等发达国家的粉煤灰利用率普遍超过了80%,而中国粉煤灰利用率增涨缓慢,由2010年的68%,增加到2015年的70%,远远落后于一些发达国家。

2、地区发展不平衡

我国东南沿海的一些大城市是粉煤灰使用大户,当地粉煤灰已经被完全消化利用,甚至出现供不应求的局面。而山西、内蒙古、新疆等内陆煤电产区则是粉煤灰产生大户,但利用率极低,不足15%,堆存量很大。而且,粉煤灰长距离运输非常不划算,这也导致产用两区无法互通有无。总之,我国东、西部地区粉煤灰综合利用现状极不平衡。

3、分级和储备

国外很早就开始将目前无法进行综合利用的粉煤灰进行分类、分层堆存和管理,对每一类及每一层的粉煤灰进行编号、建立档案,标明其成分、产生时间、产生地点等重要信息,以粉煤灰矿的形式,在贮灰场进行生态化处置,实行战略储备。

国内相关制度尚不健全,在山西、内蒙古和宁夏等地,高铝粉煤灰往往和普通粉煤灰混在一起堆放,甚至和煤矸石、城市垃圾放在一块。这增加了今后开发利用难度,也造成了高铝粉煤灰的巨大浪费。

二、粉煤灰的综合利用

1、井下回填和充填矿井塌陷区

粉煤灰填方造地是综合利用最直接有效的方式,用粉煤灰注浆充填采空区不仅可以加强围岩和煤柱,还可起到防火效果,达到了就地取材、废物利用的目的。

包头市第二热电厂生态恢复治理工程是将电厂产生的粉煤灰拉运至大青山开采矿山形成的废弃矿坑内处置,用来填埋矿坑,矿坑填好后再对表面进行绿化复垦和生态恢复。

2、水泥和混凝土行业

在混凝土中掺人一定量的粉煤灰,不仅可以代替水泥,降低成本,还可以在许多方面改善其性能,因此深受混凝土行业的青睐。

我国在从1959年开始施工的三门峡水利枢纽大坝工程中,用了3.5万t粉煤灰拌制了130万m3混凝土。北京奥运会场馆及配套设施工程建设利用粉煤灰350多万t。

3、粉煤灰墙体材料

烧结粉煤灰砖:以粉煤灰和黏土为主要原料,粉煤灰掺量为30% ~ 70% ,制备烧结粉煤灰砖,具有保护环境、节约能耗、减轻建筑负荷、降低劳动强度等优点。牡丹江中远实业集团责任公司建有7 条粉煤灰砖生产线,年产粉煤灰砖1. 5 亿块,为企业带来可观的经济效益和社会效益。

蒸压粉煤灰砖:太原钢铁集团粉煤灰综合利用公司拥有年产 2 亿块蒸压粉煤砖灰生产线及30万m3蒸压加气混凝土砌块,可实现每年利用粉煤灰等废弃物52万t,综合利用率达到了 72% ~ 80% 。世博会山西馆的外墙就是采用太钢生产的3076 块蒸压粉煤灰砖砌成。

蒸压粉煤灰砖工艺图

粉煤灰砌块:粉煤灰砌块与黏土砖相比,密度低、强度高、耐久性好,符合当今墙体材料向轻质、高强、大块改革的发展方向,是黏土砖的理想替代品。

粉煤灰陶粒:粉煤灰陶粒可用于生产粉煤灰陶粒砌块、保温轻质混凝土、结构轻质混凝土等。山西西山热电环保配套工程———粉煤灰综合利用项目可年产20 万m3粉煤灰陶粒和年产20 万m3粉煤灰加气混凝土砌块,实现西山热电粉煤灰零排放的目标。

粉煤灰轻质板材:粉煤灰轻质板材主要包括粉煤灰硅钙板、粉煤灰加气混凝土板材等,目前国内已有厂家进行批量生产。粉煤灰轻质板材具有轻质、高强、保温、隔音、防潮、不燃等优点,广泛用于工业和民用建筑工程中。

粉煤灰制微晶玻璃:粉煤灰制微晶玻璃是一项集陶瓷制备新技术和工业固体废弃物再生利用于一体的新材料制备技术,可用于建筑幕墙及室内高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料,微波炉耐热器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等。

4、提取氧化铝、氧化硅和稀有金属

高铝粉煤灰的氧化铝含量在40%到50%之间,可以极大地弥补我国铝资源的不足的现状,从粉煤灰中提取铝具有重要战略意义。2004 年开始,大唐国际与清华大学开发高铝粉煤灰提取氧化铝技术,2013年通过科技部验收,目前已平稳运行。

粉煤灰碱法烧结法提取氧化铝工艺流程图

粉煤灰中还含有少量的镓和锗、碳和铁等,由于镓、锗的需求量大且来源受限,从粉煤灰中提取镓、锗是一条获取镓、锗的途径。神华集团与吉林大学合作,针对内蒙古高铝粉煤灰中氧化铝提取开展攻关,在制备冶金级氧化铝同时,提取稀有金属镓,实现了粉煤灰的零排放。

5、处理污水和废气

由于粉煤灰本身特性,决定了其具有很强的吸附能力,可用于废水处理、烟气脱硫等污水和废气处理。如利用粉煤灰制备的聚合氯化铝、硫酸铝等絮凝剂在污水处理方面具有成本低、

效率高等特点,应用前景十分广阔。

6、农业

目前,粉煤灰在农业方面的研究主要是利用粉煤灰组分特征、物理和化学特性对土壤进行改良及制作肥料等。

三、总结分析

目前,我国有大量的粉煤灰堆积存量,回收率较低、地区发展不太平衡,同时粉煤灰多用于水泥混合料、道路建设基层、化肥添加料等领域,精细化高附加值产品技术开发和应用尚存在一定差距。如何有效地利用粉煤灰,寻求一种高附加价值的利用方式,以最大程度处理这种工业废弃料,是目前面临的一个重大挑战,也是一大机遇。

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