文 /喬 亮 蘭天翔 李緒萍 龔 浩

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量也在日益增長(zhǎng)，而煤炭的燃燒，將產(chǎn)生大量的粉煤灰。粉煤灰的大量堆積不僅會(huì)造成大面積的土地資源浪費(fèi)，而且還會(huì)造成水土污染、土地酸堿度失衡、影響動(dòng)植物的生存環(huán)境等一系列問題。在國(guó)家不斷加大環(huán)境保護(hù)力度和建設(shè)生態(tài)文明的形勢(shì)下，研究如何利用粉煤灰成為許多學(xué)者重點(diǎn)研究的問題，而高度重視對(duì)粉煤灰的綜合利用，不斷拓展利用途徑，提升綜合利用率，將是一項(xiàng)亟須破解的重要課題。

一、我國(guó)粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀探析

我國(guó)的粉煤灰主要應(yīng)用在建筑材料、農(nóng)業(yè)、回填以及礦物提取等方面。隨著越來越多學(xué)者對(duì)粉煤灰綜合利用的重視，我國(guó)對(duì)粉煤灰的綜合利用也不再集中在傳統(tǒng)方面，而是更加多樣化。

1.利用粉煤灰治理煤矸石山

煤矸石是采煤過程中與煤混合在一起的固體廢石。煤矸石中含有少量的煤和硫鐵礦，其大多數(shù)情況下被自然堆積在外部，在一定條件下容易發(fā)生自燃。國(guó)內(nèi)外對(duì)解決煤矸石自燃的研究非常多，比如提出了“三漿法”解決煤矸石的自燃問題，即以粉煤灰、脫硫石膏以及石灰粉為主要原材料制備新型凝膠材料，再把其噴灑到矸石山上，以解決矸石山自燃的問題。

2.道路工程方面的利用

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，粉煤灰在道路工程方面的綜合利用研究也得到一定的發(fā)展。粉煤灰在道路工程中大多數(shù)被應(yīng)用于高速公路路基填筑和道路灌漿材料制備等方面。研究表明，將粉煤灰應(yīng)用于高速公路路基填筑不僅可以整體提高路基的質(zhì)量，還可以提高資源的利用率。有關(guān)學(xué)者以粉煤灰、礦渣為主要原材料，通過一定的配比制備道路灌漿材料，發(fā)現(xiàn)了其作為道路灌漿材料的可灌性經(jīng)驗(yàn)公式和灌漿配比，并研究了其流變性和流動(dòng)性，對(duì)于粉煤灰制作道路灌漿材料提供了科學(xué)依據(jù)。

3.粉煤灰的精細(xì)化利用

（1）提取氧化鋁。粉煤灰中氧化鋁的含量十分豐富，粉煤灰因地域、質(zhì)量的不同，其含有的氧化鋁也不同，其含量大概在17%～50%之間。因此，從粉煤灰中提取氧化鋁不僅可以緩解我國(guó)鋁土資源進(jìn)口的狀況，還可以解決大量粉煤灰堆積的問題，一舉兩得。目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝方法主要有三種，分別為酸法、堿法以及酸堿聯(lián)合法等。因粉煤灰中氧化鋁含量高，從粉煤灰中提取氧化鋁已成為西北一些企業(yè)研究的熱點(diǎn)。例如大唐集團(tuán)研究出了“預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法”，可以實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)20萬t氧化鋁的工業(yè)生產(chǎn)。蒙西集團(tuán)采用與波蘭相似的方法“石灰石燒結(jié)－低溫拜耳法”生產(chǎn)氧化鋁。國(guó)家能源準(zhǔn)能集團(tuán)開發(fā)出“一步酸融法”工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的三廢近零排放。

（2）制備微晶玻璃。微晶玻璃，也叫陶瓷玻璃，是一種新型微晶材料，其性能介于陶瓷與玻璃之間。微晶玻璃在電子工業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、建筑材料、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。比如以粉煤灰和廢玻璃為主要原料，輔以適量的化學(xué)純?cè)噭?，通過燒結(jié)法制得微晶玻璃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)添加35%的粉煤灰時(shí)，可以制備性能最優(yōu)的微晶玻璃。此外，有學(xué)者以不同配比的高爐渣和粉煤灰為主要原材料制備微晶玻璃，研究出高爐渣、粉煤灰、石英砂的最優(yōu)配比，研究表明，在777℃、941℃核化溫度和934℃、941℃晶化溫度下，制得的微晶玻璃晶粒細(xì)小，晶相分布均勻，晶體形貌發(fā)育好，且硬度高，抗堿性好。

（3）粉煤灰制備分子篩。分子篩是一種人工合成的水合硅鋁酸鹽礦物質(zhì)，因其在灼燒的過程中會(huì)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象而又被稱為沸石。分子篩是一種多孔、骨架結(jié)構(gòu)材料，因此具有很強(qiáng)的離子吸附作用、離子交換性能以及催化性能。在處理污水、凈化氣體、催化載體、水體凈化等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。比如以粉煤灰為原材料，通過水熱合成法合成NaP分子篩，研究發(fā)現(xiàn)了制備合成NaP分子篩的最佳配比和條件，為粉煤灰制備分子篩提供了技術(shù)支持。

4.粉煤灰在建筑材料方面的應(yīng)用

（1）利用粉煤灰制作水泥。在化學(xué)組成成分上，粉煤灰與黏土十分相似，在一定程度上可以代替黏土用于水泥配料。比如利用超細(xì)粉煤灰制備高強(qiáng)度水泥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)添加超細(xì)粉煤灰的摻量為17%～42%時(shí)，可制備生產(chǎn)性能優(yōu)良的高強(qiáng)度水泥。因此，在生產(chǎn)制備水泥時(shí)加入一定比例的粉煤灰不僅能提高水泥的性能，還可以降低水泥的生產(chǎn)成本。

（2）利用粉煤灰制作砌磚。粉煤灰磚主要有兩種，一種是蒸養(yǎng)粉煤灰砌磚，它是將粉煤灰、石灰和石膏為主要原材料，通過一定量的配比，再經(jīng)過常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)制成。另一種是燒結(jié)粉煤灰磚，它以黏土和粉煤灰為主要原材料，經(jīng)過焙燒而成砌磚。蒸養(yǎng)粉煤灰磚保留了粉煤灰的隱性化學(xué)活性，具有水硬性，它可以在環(huán)境中與水發(fā)生水化反應(yīng)，使磚結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，較一般磚有更好的強(qiáng)度、硬度及穩(wěn)定性。燒結(jié)粉煤灰磚與黏土燒結(jié)磚相比，性能更加優(yōu)越，不僅強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、隔熱性能好，而且還具有抗凍融性強(qiáng)、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

（3）利用粉煤灰制作混凝土。大量的實(shí)驗(yàn)證明，把粉煤灰當(dāng)作摻料加入混凝土中，不僅可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，改進(jìn)混凝土的性能，還可以降低生產(chǎn)混凝土的成本，帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加入不同摻量的粉煤灰時(shí)，混凝土的耐久性不同，當(dāng)加入25%的粉煤灰時(shí)，混凝土的性能達(dá)到最優(yōu)。

5.粉煤灰在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

粉煤灰因其自身的特性，不僅在工業(yè)方面具有廣泛的利用價(jià)值，而且在農(nóng)業(yè)上的利用也表現(xiàn)出了顯著的成效。粉煤灰具有多孔松散、質(zhì)量輕、粒度細(xì)等特性，將其配加到土壤中，不僅可以改善土壤酸堿度，而且還可以增加土壤水分，提高土壤透氣性。比如通過開展以醋糟和粉煤灰為混合物施于土壤中，觀察青稞生長(zhǎng)狀況及土壤改良的試驗(yàn)，結(jié)果表明，醋糟與粉煤灰的混合物可以提高土壤營(yíng)養(yǎng)成分，降低土壤容重，提高土壤透氣透水性，從而提升作物產(chǎn)量。同時(shí)粉煤灰中還含有大量農(nóng)作物必需的營(yíng)養(yǎng)元素和一些微量元素，是一種高效的復(fù)合肥料，這種復(fù)合肥料不僅可以改變土壤的肥力，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量，而且價(jià)格低廉。

二、提升我國(guó)粉煤灰綜合利用水平的建議

1.加快建設(shè)粉煤灰交易平臺(tái)

我國(guó)的燃煤發(fā)電廠大多數(shù)集中在西北地區(qū)，南方的燃煤發(fā)電廠比較少，而西北地區(qū)對(duì)于粉煤灰的綜合利用率不及南方地區(qū)，加之受運(yùn)輸粉煤灰不便的限制，導(dǎo)致了大量的粉煤灰被堆積在西北地區(qū)無法利用。因此，建議國(guó)家建設(shè)專門的粉煤灰交易通道和平臺(tái)，加強(qiáng)信息溝通，方便供需雙方交易，拓展粉煤灰利用渠道。

2.完善相關(guān)支持政策

我國(guó)雖然早已制訂了粉煤灰綜合利用的相關(guān)法律政策，但是政策法規(guī)還是不夠靈活完善。國(guó)家應(yīng)該制訂更加完善的法律法規(guī)，從政策、資金方面加大對(duì)粉煤灰應(yīng)用企業(yè)的扶持，倡導(dǎo)企業(yè)提高在粉煤灰綜合利用方面的投資，積極設(shè)立專門的粉煤灰利用項(xiàng)目，拓展粉煤灰的應(yīng)用途徑，減少粉煤灰的堆積。

3.建立產(chǎn)學(xué)研一體化機(jī)制

國(guó)家應(yīng)加快建立產(chǎn)學(xué)研一體化機(jī)制，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)、高校加大對(duì)粉煤灰綜合利用新產(chǎn)品的研究，特別是加強(qiáng)高附加值產(chǎn)品的研究，加強(qiáng)校企合作，充分調(diào)動(dòng)各方面對(duì)粉煤灰綜合利用研究的積極性，提高粉煤灰綜合利用率。

三、結(jié)語

隨著我國(guó)對(duì)煤炭資源需求的增加，隨之也產(chǎn)生了大量的粉煤灰。當(dāng)前我國(guó)粉煤灰綜合利用率較低，不僅浪費(fèi)了大量的國(guó)土資源，還污染了環(huán)境。應(yīng)當(dāng)深刻認(rèn)識(shí)到，粉煤灰不再是一種工業(yè)廢棄物，而是一種寶貴的資源。隨著新發(fā)展理念的貫徹，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越嚴(yán)格，在這種新形勢(shì)下，我們更要重視對(duì)粉煤灰綜合利用的研究，提高研究投入，同時(shí)要強(qiáng)化政策支持，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研一體化機(jī)制，努力提升粉煤灰綜合利用率，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶。