陳志誠(chéng) 王浙鋒 傅 雄

1.浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司；2.寧波市達(dá)濟(jì)環(huán)境工程有限公司

1 前言

燃煤電廠固體廢棄物主要產(chǎn)生于燃煤發(fā)電過(guò)程中，其中以粉煤灰為主，且產(chǎn)生量非常大。若露天堆放，粉煤灰在進(jìn)入空氣后，會(huì)使得環(huán)境空氣質(zhì)量受到影響，如果被吸入人體中，將會(huì)危害身體健康。若采用傳統(tǒng)的填埋方式進(jìn)行處理，隨著時(shí)間的累積作用，將會(huì)占用大量的土地，同時(shí)還可能造成河道的堵塞，粉煤灰中的毒性物質(zhì)通過(guò)浸出液也會(huì)對(duì)土壤和地下水造成污染。因此，必須對(duì)燃煤電廠固體廢棄物進(jìn)行妥善處置。本文主要通過(guò)對(duì)燃煤電廠固體廢棄物（粉煤灰）綜合利用的現(xiàn)狀、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及未來(lái)開(kāi)發(fā)方向的思考，提出一些見(jiàn)解，供同人商榷。

2 粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

采用傳統(tǒng)的填埋以及堆放的方式來(lái)處理燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰，即不利于環(huán)境保護(hù)，更是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，粉煤灰已經(jīng)在建筑材料制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境治理等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，在造紙、橡膠生產(chǎn)、生物質(zhì)燃料制造等方面也正進(jìn)行著積極的探索。

2.1 粉煤灰綜合利用的現(xiàn)狀

2.1.1 在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用

在建筑材料領(lǐng)域，粉煤灰可以作為主要原料參與各類建筑材料的生產(chǎn)，特別是在水泥生產(chǎn)、混凝土制造、制磚等方面有著極為廣泛的應(yīng)用。

（1）水泥生產(chǎn)。因?yàn)榉勖夯业慕M成成分與黏土有一定的相似性，因而可以作為黏土的替代物，作為水泥生產(chǎn)的原料，而且將粉煤灰作為生產(chǎn)材料不會(huì)導(dǎo)致額外成本的增加，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程以及技術(shù)設(shè)備無(wú)明顯更高的要求。一般的硅酸鹽水泥化學(xué)穩(wěn)定性不是很好，而加入粉煤灰后可以有效地改變這些化學(xué)平衡，提高水泥的耐腐蝕性、抗裂性。因?yàn)榉勖夯疫@種特殊性，因而能夠作為水利工程的建設(shè)材料，可以明顯起到防止建筑開(kāi)裂、腐蝕的效果。此外，因?yàn)榉勖夯以谌紵^(guò)程中碳物質(zhì)未充分燃燒，因而在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中，能夠作為剩余物質(zhì)加以利用，具有節(jié)省能量的消耗，節(jié)約燃料的價(jià)值[1]。

（2）混凝土制造。在混凝土制造的應(yīng)用中，將粉煤灰作為混凝土添加材料，可以強(qiáng)化性能，具有更高的抗腐蝕效果，能夠防止建筑受到海水的破壞。在高層建筑物的基礎(chǔ)設(shè)備以及水工結(jié)構(gòu)中添加粉煤灰，能夠有效防止粉煤灰和水發(fā)生作用而導(dǎo)致的水化熱情況，降低溫度的影響，防止由于混凝土表面過(guò)熱而產(chǎn)生裂縫。

（3）制磚方面。將粉煤灰作為燒磚的材料，在建筑建設(shè)中應(yīng)用，可以大量的節(jié)約資源，其使用的性能比較優(yōu)良，質(zhì)量更輕，環(huán)保性更高。粉煤灰制造的新型磚具有較多的品種類型，將粉煤灰、石灰等作為材料，通過(guò)水蒸氣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，生成的煤灰砌磚的性能比較好，且具有更高的耐久性。

（4）其他應(yīng)用。在工程建設(shè)中添加粉煤灰作為填筑物質(zhì)，因?yàn)槠渥陨砭哂休^小的質(zhì)量，可以降低沉降的發(fā)生，相較于一般的材料，產(chǎn)生的壓力值更低，在路基填充的過(guò)程中應(yīng)用，能夠確保路堤具有更高的穩(wěn)定性，粉煤灰與砂礫以及碎石所構(gòu)成的半剛性的板體結(jié)構(gòu)在路面的承重中也有應(yīng)用，在護(hù)坡以及護(hù)堤工程的開(kāi)采建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)粉煤灰進(jìn)行填充，回填的土地能夠后續(xù)作為耕地加以利用[2]。

2.1.2 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，因?yàn)榉勖夯业膶傩暂^為松散，通過(guò)其在土壤中的添加，能夠?qū)⑼寥赖拿芏冉档?，從而增加孔隙度，將土壤的溫度維持在可控范圍中，有效地實(shí)現(xiàn)土質(zhì)的改善。粉煤灰添加到土壤中，能夠使農(nóng)作物具有良好的長(zhǎng)勢(shì)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)改善，將土壤的松密度降低，避免發(fā)生表面的結(jié)殼的情況，同時(shí)土壤的溫度以及保水的效果因?yàn)榉勖夯业奶砑佣寄軌騼?yōu)化，維持酸堿度的良好狀況，避免因?yàn)樗釅A度的影響導(dǎo)致農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)受到破壞。此外，各種礦物質(zhì)的存在可以作為肥料促進(jìn)作物生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)處理之后，農(nóng)作物的產(chǎn)量可以明顯提高。粉煤灰中所含有的氮元素可以提升農(nóng)作物的抗病能力。同時(shí)在作物種植區(qū)覆蓋粉煤灰還能夠起到防寒抗凍的效果。

2.1.3 在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

粉煤灰中有諸多的礦物質(zhì)，可以通過(guò)高溫處理的方式將其中的各種氧化物質(zhì)除去，能夠獲得不同類型的合金。因?yàn)榉勖夯业馁|(zhì)量相對(duì)較輕，有較高的活性，可以通過(guò)特定的方式從中取出玻璃微珠，玻璃微珠可以應(yīng)用在保溫材料以及塑料中。此外由于粉煤灰中有各種稀有金屬，從中提取稀有金屬也是當(dāng)前研究的重要內(nèi)容之一，綜合而言，從粉煤灰中提取相關(guān)的物質(zhì)，其經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保價(jià)值相對(duì)較高[3]。

2.1.4 在環(huán)境治理領(lǐng)域的應(yīng)用

在環(huán)境治理方面，因?yàn)樵谥卫韽U水的過(guò)程中需要大量的粉煤灰，將其作為中間的化合物質(zhì)投入廢水中，利用其表面疏松且表面積較大的特性，可以發(fā)揮良好的吸附作用，具有重要的化學(xué)方面的價(jià)值，通過(guò)活性基團(tuán)的作用，可以與廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行集中反應(yīng)，最終生成大量的沉淀物質(zhì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在進(jìn)行鉻廢水的處理過(guò)程中，通過(guò)粉煤灰能夠提升整體的處理效果，具有很好的凈化效果，通過(guò)粉煤灰能夠促進(jìn)廢水的循環(huán)利用，將其中的一些有害成分吸收后，改良水質(zhì)，在進(jìn)行生活污水的治理過(guò)程中，可以將其中的重金屬離子吸附，這種方式具有良好的凈化效果。粉煤灰還能夠作為廢氣的吸附材料，在脫硫設(shè)備中進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)⑵渲械亩趸蚝芎玫奈?，因?yàn)榉勖夯抑杏心軌蛭轿赐耆紵牡趸衔锏奈镔|(zhì)，在處理廢棄有機(jī)物的過(guò)程中，具有重要的價(jià)值，因?yàn)槟軌蛏蓧A性的水溶液，因而可以處理硫化物以及氮氧化合物[4]。

2.2 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，因?yàn)榉勖夯耶?dāng)前在多領(lǐng)域均有所應(yīng)用，由于操作工藝相對(duì)比較成熟，工藝流程比較簡(jiǎn)單，使用的范圍也相對(duì)較大。但在進(jìn)行高強(qiáng)混凝土制造的過(guò)程中，需要進(jìn)一步發(fā)展優(yōu)化工藝路線，在進(jìn)行砌磚的制造以及建筑的過(guò)程中，需要不斷進(jìn)行相關(guān)工藝的改進(jìn)完善，推動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程。應(yīng)用粉煤灰進(jìn)行陶粒的制造能夠生產(chǎn)一些具有較輕質(zhì)量的墻體材料，陶粒墻板等材料的規(guī)格相對(duì)較輕，同時(shí)比較環(huán)保，在進(jìn)行燒結(jié)的過(guò)程中，因?yàn)榻◤S投資成本相對(duì)較大，同時(shí)具有較高的能耗以及成本的投入，從而導(dǎo)致陶粒的實(shí)際使用受到了限制，但由于粉煤灰陶粒是一種原料的混合，經(jīng)過(guò)后期的養(yǎng)護(hù)制作，其工藝形式比較簡(jiǎn)單，仍具有較高的應(yīng)用前景。在保溫磚的制作過(guò)程中，加入粉煤灰，在坯體吸熱融化后發(fā)生了晶型的變異從而強(qiáng)化了其實(shí)際的使用性能，因此成品與優(yōu)質(zhì)的黏土磚之間有著相似的強(qiáng)度效果，其導(dǎo)熱系數(shù)以及耐久性甚至比黏土磚更好。在造紙工藝中，通過(guò)融入粉煤灰以及氧化鈣等成分作為輔助的材料，可以獲得粉煤灰的纖維，將其與有機(jī)植物纖維進(jìn)行混合，可以作為紙質(zhì)材料，粉煤灰的纖維棉具有良好的隔熱、保溫的效果，同時(shí)將粉煤灰纖維作為玻璃纖維的替代物生產(chǎn)玻璃鋼，還可以獲得粉煤灰的泡沫玻璃，這種玻璃具有良好的隔熱以及吸音的效果，其質(zhì)量相對(duì)較輕，同時(shí)強(qiáng)度較高，能夠防火耐腐蝕，同時(shí)無(wú)毒無(wú)污染，使用安全性相對(duì)較高。

粉煤灰同時(shí)能夠作為補(bǔ)強(qiáng)的天然混合橡膠物質(zhì)，具有良好的相容性，同時(shí)能夠呈現(xiàn)更加均勻地分布，其壓出的性能良好，且具有較高的充模性能，在進(jìn)行橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)各種塑料制品與粉煤灰的綜合作用，能夠促進(jìn)其性能的改善，為了強(qiáng)化酚醛樹(shù)脂和粉煤灰微珠的相容性，通過(guò)粉煤灰作為微珠，經(jīng)過(guò)后期處理后，與鋁酸酯活化作用，可以使其力學(xué)性能得到增強(qiáng)，同時(shí)降低所需要的成本投入。粉煤灰在燃料的制作過(guò)程中也有著良好的應(yīng)用效果，將生物燃料以及廢棄塑料相結(jié)合，能夠生成質(zhì)量較高的燃料形式，在水中浸泡完成后再進(jìn)行燃燒其綜合性能較高，且燃燒的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間的存放，且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)于環(huán)境有嚴(yán)重污染的氣體。將粉煤灰固化后所生成的泡沫有較高的含水量，其堵漏的效果比較好，具有較高的安全性以及強(qiáng)度，且不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染等問(wèn)題[5]。

3 粉煤灰開(kāi)發(fā)方向及技術(shù)創(chuàng)新

3.1 開(kāi)發(fā)方向

由當(dāng)前的研究結(jié)果以及應(yīng)用情況可知，將粉煤灰作為原材料進(jìn)行新材料的開(kāi)發(fā)具有較大的優(yōu)勢(shì)，首先能夠彌補(bǔ)常規(guī)材料在應(yīng)用過(guò)程中的諸多缺陷，同時(shí)也與我國(guó)當(dāng)前對(duì)于新型能源的材料要求一致，根據(jù)當(dāng)前的國(guó)際發(fā)展形勢(shì)可知，很多的國(guó)家其內(nèi)部裝修的過(guò)程中，應(yīng)用較多的材料類型為石膏材料，石膏材料是一種不可持續(xù)的資源形式，在具體使用的過(guò)程中，相較于其他國(guó)家而言還有很大的差距，在新材料的使用時(shí)，深度開(kāi)發(fā)應(yīng)用能夠提供固體廢棄物一個(gè)新的平臺(tái)，當(dāng)前燃煤電廠生產(chǎn)的固體廢棄物脫硫石膏產(chǎn)出比例基本合理，將粉煤灰用作新的開(kāi)發(fā)材料，具有良好的應(yīng)用前景[6]。根據(jù)當(dāng)前所公布的數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)內(nèi)的建筑領(lǐng)域開(kāi)工的面積持續(xù)增多，大量的舊房進(jìn)行更新維護(hù)，其市場(chǎng)潛力相對(duì)較大，作為產(chǎn)品最好的引導(dǎo)者，未來(lái)有著無(wú)限的發(fā)展空間。

3.2 實(shí)施主體

燃煤電廠是粉煤灰開(kāi)發(fā)以及利用的主要單位，但是因?yàn)楫?dāng)前的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用的規(guī)模有限，與企業(yè)的實(shí)際效益以及效率方面都有很大的影響，其實(shí)際的研發(fā)以及應(yīng)用的規(guī)模對(duì)企業(yè)的效益以及效率具有相關(guān)性影響，根據(jù)當(dāng)前的燃煤電廠的發(fā)展現(xiàn)狀可知，很多的企業(yè)著手進(jìn)行粉煤灰的資源開(kāi)發(fā)，但是因?yàn)樽陨淼囊?guī)模力量有限，與其他的企業(yè)之間存在一定的差距，如果想要深化研究，則需要進(jìn)行各項(xiàng)資源的整合，綜合考慮粉煤灰開(kāi)發(fā)的基本屬性以及研發(fā)等環(huán)節(jié)，達(dá)到產(chǎn)銷一體的目的，企業(yè)應(yīng)該發(fā)揮自身的實(shí)力來(lái)推動(dòng)粉煤灰的綜合利用，引進(jìn)物力財(cái)力提升開(kāi)發(fā)實(shí)力，更多地凝聚企業(yè)加入其中，提升整體研發(fā)的水平，確保企業(yè)的全面廣泛參與，確保研發(fā)質(zhì)量，形成一個(gè)穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，將粉煤灰的研發(fā)作為一個(gè)深度開(kāi)發(fā)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域[7]。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新

研發(fā)創(chuàng)新是粉煤灰再利用的核心環(huán)節(jié)，其中關(guān)鍵的組成部分是技術(shù)支持，技術(shù)是粉煤灰開(kāi)發(fā)過(guò)程中，具有重要價(jià)值的部分，通過(guò)不同技術(shù)形式的組合，借助于技術(shù)力量進(jìn)行深度的價(jià)值發(fā)現(xiàn)，綜合各種形式在資源的開(kāi)發(fā)利用上獲得更高的性價(jià)比，確保利用水平的最大化，避免成本投入的浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前粉煤灰在建筑材料制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境治理上有著廣泛的應(yīng)用，在造紙、橡膠生產(chǎn)、生物質(zhì)燃料制造等方面也進(jìn)行著不懈的嘗試，各種技術(shù)形式的綜合，能夠充分挖掘粉煤灰中的價(jià)值。在進(jìn)行粉煤灰處理的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其綜合再利用，需要通過(guò)一系列的技術(shù)手段變廢為寶，因此需要不斷加大科研投入，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)市局創(chuàng)新，從而建立更為高效的、先進(jìn)的固體廢棄物管理體系，使燃煤電廠粉煤灰的綜合利用實(shí)現(xiàn)社會(huì)效率、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的完美統(tǒng)一。