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1、粉煤灰在环境工程中的应用粉煤灰在环境工程中的应用发布时间：2011-11-15 作者：论文天地 来源：论文天地 浏览：25 次 关闭 粉煤灰在环境工程中的应用粉煤灰在环境工程中的应用内容摘要内容摘要：为了开拓粉煤灰资源化途径，论文对粉煤灰资源化的现状进行考察，对国内外有关文献进行分析研究。从粉煤灰特性入手，对它在环境工程保护方面的综合利用进行总结，以可持续发展理论为基础，从技术方面提出了粉煤灰应用的途径和对策，以推动我国电厂粉煤灰综合利用的产业化，规范化和市场化关键词关键词：粉煤灰应用 环境工程 可持续发展一、前言一、前言人类发展到 20 世纪后期，在一味追求直接生产发展一工业发展一经济发展的
2、简单模式下，自然界原始赐予几乎不复存在，已经惨遭破坏的生存环境不仅严重的威胁了人类的正常生命延续，而且越来越明确地显示出补偿生态环境破坏所付出的代价，大大超出了不惜破坏生态环境所换来的经济发展。工业在给人类创造财富的同时，也在高速消耗地球上的资源，给人类的生存环境造成了巨大的潜在威胁，治理环境污染，寻找一条可行的途径从根本上解决环境问题已经成为全球各国共同关心的课题。作为工业固体废物中的老大粉煤灰，在保护生态环境，推动社会可持续发展的今天，其引起的环境问题受到了越来越多的关住。粉煤灰曾被认为是公害，而随着时间的变化，越来越多的实践己经证明粉煤灰不是废物，而是非常宝贵的资源，具有很高的经济价值，
3、正所谓用之为宝，弃之为害。但由于缺乏系统的管理办法和生态识，粉煤灰一直未能得到很好的利用，污染和浪费非常严重，有些地区粉煤灰在某种程度上变成了大的污染源。因而，如何对粉煤灰进行综合利用，做到物尽其用，变废为宝，将直接影响到我国工业发展的整体水平，也是人类的一项重要任务。研究粉煤灰资源化，对中国这样的发展中国家尤其具有重要的现实意义。二、粉煤灰的特性及危害二、粉煤灰的特性及危害粉煤灰是煤燃烧排放出的一种粘土类火山灰质材料。狭义地讲，它是指锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物。广义地讲，它还包括锅炉底部排出的炉渣。由于绝大部分(约 90%)粉煤灰由发电厂的燃煤锅炉产生，因此，本文所研究的粉煤灰的生产
4、和利用主要是指电力系统发电厂所排放的粉煤灰。电厂粉煤灰品种有三类：干灰、湿灰和炉底渣。这些粉煤灰的化学成份相似，主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3等，但物理性状差异较大，致使利用价值也有差异。电厂的干灰年产量较大，其中一部分被直接利用，多数仍被排往灰场；排放于粉煤灰场的湿灰数量最大，其中绝大部分尚未开发利用，炉底渣的产量相对较小。谈及粉煤灰的综合利用，主要是指数量庞大的灰场湿灰及干灰的开发利用。1粉煤灰的物理化学特性粉煤灰是白色或灰色粉状物料，表面密度为 0.550.809/cm3，孔隙率为 60%一 75%，比表面积为2900 一 4000cm2/g。在光学显微镜下观察，粉煤灰包含下列主
5、要物质：玻璃球体物质含量 50%一 80%，磁性氧化铁 6%16%，碳粒子 3%一 4%，石英含量 3%一 20%，莫来石含量 5%30。粉煤灰中硅的含量最高，其次是铝，铁的含量相对较低。此外，还含有锗、嫁、硼、镍、铀、铂等稀有元素。由于粉煤灰的物理化学特性取决于煤种、制粉设备、锅炉炉型、除尘设备类型、除尘方式、运行条件等多种因素，所以，不同电厂的粉煤灰性质差异很大。2粉煤灰的环境危害粉煤灰是电厂产生的工业废物，具有呆滞性、不可稀释性和长期潜在的危害性，从其产生运输、到贮存及处置的各个环节，都会给环境带来很多有害影响。侵占土地我国每年发电及热电联产耗费原煤 6 亿吨，排放的粉煤灰高达 1.8
6、亿吨，严重的威胁着生态环境。对粉煤灰的处理，目前我国电厂以灰场贮灰为主要堆存手段。据统计，每万吨粉煤灰渣需堆场 4 一 5 亩。污染水体被除尘器捕获的飞灰，排灰方式多为湿排。湿排使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水中，这将污染地表水和地下水。同时堆置或填埋的粉煤灰，其有害组分很容易浸出而污染土壤、地下水并导致水质硬度增加，不但破坏土壤和水体的生态平衡，威胁人类的健康同时也浪费了大量的水资源。污染大气粉煤灰的水含量低颗粒细，风吹容易飞扬，处理不好易产生扬尘。在我国大多数城市，粉煤灰是悬浮颗粒物的主要来源，造成区域性空气污染，危害人体健康。放射性危害粉煤灰的放射性来源于它所含有的铀、钾和针。由于它们属非
7、挥发性元素，在煤的燃烧过程中会进行富集，所以在粉煤灰中的这些放射性元素的含量要比原煤中高出 2 一 5 倍。这些物质进入周围空气或渗入地下被人体吸入，会沉积于人的呼吸系统造成对人体的危害。三、粉煤灰在环境工程中的应用三、粉煤灰在环境工程中的应用粉煤灰在环境工程中的应用是粉煤灰综合利用的主要途径，是实现经济效益的主要方式，是最有价值的研究方向，己取得了丰硕的成果，这也是现在粉煤灰产业蓬勃发展的最重要原因。本文结合粉煤灰综合利用现状，以实例为基础，提出粉煤灰应用的可行途径及对策，1粉煤灰在建筑材料中的应用粉煤灰具有和粘土相类似的化学成分，它可以代替粘土组分进行配料生产水泥。已研制出硅酸盐水泥、硅酸
8、三钙水泥、硫酸铝酸钙水泥等。由于粉煤灰中含有一定量的未燃碳粒，所以用粉煤灰配料能节省燃料。粉煤灰作为混合材料用于生产水泥，经济效益较好，技术比较成熟，在灰质达到 GB1596级灰标准熟料中掺入 10%一 15%混磨生产水泥，质量上有保证。以目前市场价一级灰一般不足 100 元/吨计，每利用一吨灰直接经济效益 100 一 150 元。我国目前水泥年产量超过 4 亿吨，从国家建材局公布的资料看，全国仅有 5%的水泥企业利用粉煤灰，年产量 2000 万吨。所以，利用粉煤灰生产水泥，发展前景十分可观。粉煤灰砖与一般粘土砖相比有如下优点：利用了工业废料，变废为宝；同时节省了部分土地，抑制了污染；粉煤灰中
9、含有少量炭，可节省燃料，降低能耗；粉煤灰砖比粘土砖轻 10%20%，可减轻建筑物自重和建筑工人劳动强度；粉煤灰可作粘土瘦化剂，砖在干燥过程中裂纹少，损失率低。生产粉煤灰烧结砖工艺简单，建厂速度快，吃灰量大。利用粉煤灰生产烧结砖按掺量 30%计，生产万块标砖约用灰渣 5 吨，可节煤 50%，节土 5m3，标煤按每吨 200 元、每 l m3上按 10 元计，可节约成本 130 元，减去粉煤灰装运费 10 元/吨，利用 1 吨灰约可节支 20 元。全国砖瓦企业星罗棋布，如 10%的企业生产粉煤灰烧结砖，年产量即达 100 亿块，经济及社会效益明显。2粉煤灰在建筑工程中的应用粉煤灰在商品硅中应用，近
10、年来有较大发展，并带来巨大经济效益。配 C30 硅时，取代量为 15%时，原材料成本下降 9.51 元/ m3，取代量为 30%时，原材料成本下降 19.26 元/m3。一般而言，使用粉煤灰的可节约水泥 15 一 40%，砂石 8 一 10%，粉煤灰为 50 一 100kg/ m3，降低成本 15 元/ m3，1 吨优质粉煤灰可创效益 150 一 250 元。目前此项应用技术已趋成熟，仅上海一地每年硅产量就超过 1000万 m3，需用灰数十万吨。此种利用不仅能创造经济效益，还可改善硅的和易性和可泵性，降低硅的温升，增加硷的后期强度等。事实上粉煤灰已不仅是水泥的替代物，且已成为硅的另一个组分。粉
11、煤灰砂浆粉是以粉煤灰为主要原料按一定比例加入水泥、石灰、石膏等制成。一般每吨砂浆粉可配制 2 一 4 m3砂浆，每 1 耐砂浆可降低成本 10 元左右。应用时根据标号要求加入适量砂子，即可调配出理想的不同标号的砌筑砂浆或抹灰砂浆，此种利用可节约水泥 30 一 40%，每吨粉煤灰可创效益 60一 80 元。南京大学和南京市第一建筑公司的研究表明，粉煤灰在最佳取代水泥率 30%、取代石灰膏50%时，其质量符合国家有关规定，而灰中有毒、有害和放射性元素含量均较低，不会对人体及环境造成危害。用固化剂固化粉煤灰作为建筑材料，其性能优于粘性土料，达到并超过用 10%的水泥固化粉煤灰的性能。电厂采用粉煤灰作
12、为坝基，采取多级子坝的办法，降低灰场造价，并减少环境污染。应用分离技术将粉煤灰中有害的未燃尽炭粒分离后，从根本上解决了劣质粉煤灰需水量大、泌水大、颗粒过粗等缺陷，为粉煤灰的资源化开辟了一条新途径。以南京扬子石化二期工程苯乙烯、聚苯乙烯项目为例，加固软土地基 20 公顷，填筑粉煤灰 70 万 m3，节约购土费用 1400 万元，节约修建贮灰场费 700万元，节省污染治理费 70 万元，节省地基处理费 2000 万元，共节支创效益 4170 万元，平均每立方米粉煤灰创效益近 60 元。3粉煤灰在农业上的应用粉煤灰疏松多孔、比表面积大，能保水，透气好，可以明显的改善土壤结构，降低容重，增加孔隙度，提
13、高地温，缩小膨胀率，从而显著地改善粘质土壤的物理性质，促进土壤中微生物活性，有利于养分转化，使水、肥、气、热趋向协调，为作物生长创造良好的土壤环境。印度坎普尔地区的导水性实验、南昌的土壤孔隙度实验、西北农学院土壤膨胀率实验(防止土壤流失)，都有力地证明了粉煤灰改善土壤结构的效果。粉煤灰可以改善土壤的 PH 值和化学成分。蔬菜试验表明，粉煤灰用量 0%一 12%范围内，随施用量增加，植物组织中铁、锌浓度下降，铝、锰浓度增加，铜、镍浓度保持不变，没有产生植株毒害症状，粉煤灰富含的硼是油料作物的良好肥源。粉煤灰同腐植酸结合施用，可以提高土壤中有效硅的含量。研究表明，利用粉煤灰为载体，加上有效养分，磁
14、化后便于土壤形成易为作物吸收的营养单元，不仅能提高、改良耕性，而且能增强作物光合作用和呼吸功效，提高作物抗旱抗灾性。现已利用粉煤灰开发出粉煤灰磷肥、硅复合肥等。4粉煤灰在环保与化工方面的应用从环境治理出发，以废治废是治理环境污染的一条新路。粉煤灰是电厂的废物，利用粉煤灰来处理工业废弃污染物、有毒物，是一个变废为宝、化害为利的好方法。粉煤灰比表面积大，具有一定吸附性能，充分利用此性能是粉煤灰资源化的重要途径之一。众所周知，很多工厂排放的废水废渣中，都含有很多有毒物质，其含量超过国家允许排放标准，不经处理则造成污染，危害人类。国内外研究证实，粉煤灰可有效去除富营养型湖泊表层水和间隙水中的磷酸酶，对
15、造纸、印染、中草药等废水具有一定净化作用，同时用粉煤灰对高浓度的少量有害物质进行固化处理，不仅形成的固体块致密，空隙率很少，当发生二次水化反应时，固形物的微小孔洞也被封死，被固化的有害物质更不易溶出，造价又比较低，是理想的固化剂。粉煤灰在酸性条件下，其中的铝、铁离解成为无机混凝剂，它与污水混合时，铝离子和铁离子将污水中的悬浮物粒子絮凝、相互捕获而共同沉降下来，完成污染物、悬浮物与水的分离，使得水质清澈透明。有关专家在研究用粉煤灰处理生活污水、造纸厂和制革厂的污水等方面，都取得了较好的效果，说明用粉煤灰处理污水可以以废治废，实现资源综合利用，处理工艺简单，成本低，是粉煤灰利用的有效途径。四、小结
16、四、小结我国是一个以煤炭为主要燃料的国家之一，煤炭在今后仍然处于主要地位。目前我国的粉煤灰实际利用率不高，还存在着占用耕地，造成土壤、大气、水体等污染的问题，粉煤灰的处理、处置和利用将是一项长远的任务。目前我国粉煤灰综合利用技术已经取得一些成绩，但是我们还要不断提高和完善现有的技术。随着人类可利用资源的匮乏，环保意识的加强，今后粉煤灰的利用开发不仅减轻了社会和环境的负担，还可以优化资源，创造良好的经济效益。参考文献：参考文献：1 韩怀强，蒋挺大。粉煤灰利用技术。化学工业出版社，2001.2：32352 李策镭。硅酸盐建筑制品，1993，(1)：34.3 王文生，郑龙熙，魏德洲.粉煤灰的造矿及深加工.矿物岩石地球化学通报，1997，16(9):1121134伊武军.资源、环境与可持续发展.北京:环境出版社，2001.9:16185路来军.开发利用粉煤灰大有可为.粉煤灰综合利用研究.2002.1:11126王立刚.粉煤灰的环境危害与利用.中国矿业，2001 年第 10
