田申龍
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目前,我國已經成為世界上最大的燃煤廢棄物出產國。其中,粉煤灰的占比達到67-90%,年產量不斷增加。截止2017年底,我國粉煤灰產量達到6.86億噸,同比增長4.7%,隨著市場需求的增加,其產量將會繼續(xù)增加。因此,提出粉煤灰資源化利用的策略和技術,具有急迫性。
粉煤灰長時間堆積,除了會造成耕地被占用問題外,其中含有的有害微量元素經過淋濾以及表生遷移進而給周圍的水環(huán)境或者土壤環(huán)境造成威脅。粉煤灰揚塵是大氣污染物氣溶膠的主要來源,因此必須要高度正式粉煤灰給生態(tài)環(huán)境造成的不利影響,必須要解決其帶來的環(huán)境問題。實現(xiàn)粉煤灰資源化利用,挖掘其綜合利用價值,釋放堆積空間,可減少對環(huán)境的不利影響,同時能夠增加經濟利益。
我國的粉煤灰研究以及應用技術在50年代就已經開始了,當時國家處于大規(guī)模經濟建設發(fā)展階段,水泥屬于國撥物資,供應緊張。施工使用的墻體材料,主要為燒結粘土,為粉煤灰的應用提供了“機遇”。粉煤灰指的是煤電廠、煤矸石以及煤泥資源綜合利用電廠鍋爐煙氣,利用除塵器收集后得到了飛灰以及爐渣。一般來說,粉煤灰的產生量比較大,每消耗2噸煤就能夠產生1噸粉煤灰。到2017年年底,我國粉煤灰的產量達到了6.96億噸,同比增長了4.7%。近年來,我國粉煤灰的綜合利用水平不斷提高,下游需求的增加,帶動著粉煤灰銷售量的增加,截止到2017年我國粉煤灰的銷售量達到了5.17億噸,綜合利用率超過75%。
從我國粉煤灰綜合利用發(fā)展實際來說,主要經歷了3個發(fā)展階段,具體如下:(1)以儲為主的利用階段;(2)儲用結合的利用階段;(3)以用為主的利用階段。當前,粉煤灰綜合利用的方式,主要包括生產水泥和混凝土等,被廣泛應用于各個領域,比如農業(yè)和化工等,出現(xiàn)了大批粉煤灰綜合利用企業(yè)。據(jù)中國循環(huán)經濟協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)來看,粉煤灰應用于水泥摻合劑產品的生產,用量大約占據(jù)粉煤灰綜合利用量的38%;應用于混凝土添加劑產品的生產,用量大約占據(jù)粉煤灰綜合利用量的14%;應用于建材深加工產品的生產,用量大約占據(jù)粉煤灰綜合利用量的26%。相比發(fā)達國家,我國粉煤灰綜合利用水平略微低下,技術以及層次水平相對較低。
從當前粉煤灰綜合利用情況來說,主要集中于水泥添加劑市場、混凝土添加劑市場以及建材深加工市場[1]。現(xiàn)結合混凝土路面建設實踐,分析粉煤灰的應用優(yōu)勢,做如下論述:
目前,城市道路以及高速公路工程中,多使用水泥混凝土作為道路鋪設原材料,粉煤灰作為摻合料被廣泛應用。在實際應用中,摻入粉煤灰,能夠減少水與水泥的使用量,降低工程成本。從其應用的機理層面來說,有著以下優(yōu)勢:(1)提高混凝土材料的和易性。摻入粉煤灰,能夠增強混凝土的流動性以及均勻性、潤滑性,極大程度上提升混凝土輸送性能,提高泵送作業(yè)的效率。(2)增加混凝土的強度。使用的粉煤灰材料,其中含有的SiO2以及AI2O3能夠和水泥水化產物中含有的Ca(OH)2產生反應,經過反應后產生的物體屬于膠質體,不僅能夠增強混凝土材料的強度和壽命,還能夠增強其穩(wěn)定性。(3)提高致密性。同其他骨料相比,粉煤灰的顆粒大小很小,能夠起到調節(jié)混凝土結構致密性的作用,避免混凝土使用時產生裂紋,增強其抗化學腐蝕能力。
為保證粉煤灰的使用效果,必須要做好以下技術要點的把控:(1)粉煤灰的選擇。使用的粉煤灰,其中的CaO含量必須要小于10%,同時需要使用干粉煤灰。若使用的濕粉煤灰,則會給水泥攪拌的均勻性造成一定的影響,比如出現(xiàn)結團情況,影響攪拌作業(yè)的開展,因此要合理選擇。(2)做好摻入量的控制。粉煤灰的使用量過多或者過少,都會影響使用效果,因此要做好摻入量的控制[2]。
從當前我國粉煤灰的綜合利用實際來說,區(qū)域發(fā)展不均衡。究其原因,每個地區(qū)的社會經濟發(fā)展水平和技術水平不同,因此對粉煤灰的應用認識不足,大量的高品質粉煤灰,被直接應用于道路回填或者堆置,不僅造成了資源浪費,而且造成了環(huán)境污染。對于此情況,可以積極應用互聯(lián)網,做好宣傳工作,同時搭建電商平臺,拓展粉煤灰的銷售渠道,使得粉煤灰資源能夠得到充分利用,創(chuàng)造更多的經濟價值。除此之外,粉煤灰綜合化的發(fā)展,還面臨著技術和資金等方面的問題,需要加大政策支持力度,助力各地區(qū)拓展粉煤灰銷售渠道,通過鼓勵對利廢企業(yè)區(qū)別的減免部分稅收,實現(xiàn)資源和經濟的可持續(xù)化發(fā)展。
按照現(xiàn)行的標準,粉煤灰可以劃分為三個級別。從當前燃煤電廠生產實際來說,產生的粉煤灰可以達到Ⅰ級和Ⅱ級的比較少,以低品質粉煤灰為主。為了能夠提高粉煤灰的級別,采取脫碳和研磨等處理方法,不僅增加了生產成本,而且延長了生產周期,不利于粉煤灰綜合利用發(fā)展。目前,很多學者積極開展低品質粉煤灰的深入研究,通過加大對科學配比設計以及品質指標等的研究,成功將其應用于結構混凝土生產中,獲得了不錯的成效。為推動粉煤灰資源化利用的發(fā)展,發(fā)揮其經濟性和環(huán)保性以及節(jié)能性優(yōu)勢,必須要注重提高低品質粉煤灰利用率[3]。
我國是產煤大國,煤炭是電力生產的主要燃料之一。雖然當前我國正在積極調整電力能源結構,不過以燃煤為主的電力工業(yè)地位很長時間內不會發(fā)生改變?;痣娫谀茉唇Y構中的占比雖然會出現(xiàn)降低的情況,不過電力需求不斷增加,所以我國粉煤灰的產量還會繼續(xù)保持增長狀態(tài),預測到2024年將會達到9.25億噸。市場需求空間很大,為獲得不錯的發(fā)展,需要加大技術的研究。因為從當前粉煤灰綜合利用發(fā)展實際來說,面臨著利用技術水平不高的難題。目前,粉煤灰的利用,以回填工程以及建材深加工等領域為主,高端利用的研究尚處于實驗室研究階段,若想實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展,還有著很長的道路。在發(fā)展中積極借鑒國外的研究經驗,加強和外企的合作,積極研發(fā)新項目,學習先進的粉煤灰利用技術,增強技術創(chuàng)新能力,進而推動粉煤灰綜合利用的發(fā)展[4]。
綜上所述,從當前粉煤灰的綜合利用情況來說,綜合利用率和應用規(guī)范不斷擴大。不過也還存在著諸多問題,比如技術水平不高和低品質粉煤灰的利用率不高等,需要從政策、技術、資金等方面加大支持力度,提高粉煤灰的綜合利用率。