粉煤灰的環(huán)境污染與綜合利用

一、什么是粉煤灰？

煤炭在鍋爐中燃燒后有兩種固態(tài)殘留物---灰和渣。隨煙氣從鍋爐尾部排出的，主要經(jīng)除塵器收集下來的固體顆粒即為粉煤灰；顆粒較大或呈塊狀的，從爐膛底部收集出來的稱為爐底渣。從綜合利用角度講的粉煤灰，一般也包括渣，即灰渣的統(tǒng)稱。

煤炭在鍋爐中燃燒后有兩種固態(tài)殘留物---灰和渣。隨煙氣從鍋爐尾部排出的，主要經(jīng)除塵器收集下來的固體顆粒即為粉煤灰；顆粒較大或呈塊狀的，從爐膛底部收集出來的稱為爐底渣。從綜合利用角度講的粉煤灰，一般也包括渣，即灰渣的統(tǒng)稱。

二、粉煤灰的組成2.1

粉煤灰的化學(xué)成份2.2粉煤灰的礦物組成

2.1

粉煤灰的化學(xué)成份

粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，來源于煤中無機組分，而煤中無機組分以粘土礦物為主，另外有少量黃鐵礦，方解石，石英等礦物。因此粉煤灰化學(xué)成份以二氧化硅和三氧化二鋁為主(氧化硅含量在48％左右，氧化鋁含量在27％左右)，其它成分為三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、三氧化硫及未燃盡有機質(zhì)(燒失量)。不同來源的煤和不同燃燒條件下產(chǎn)生的粉煤灰，其化學(xué)成分差別很大。

2.2粉煤灰的礦物組成

粉煤灰以玻璃質(zhì)微珠為主，其次為結(jié)晶相，主要結(jié)晶相為莫來石、磁鐵礦、赤鐵礦、石英、方解石等

玻璃相是粉煤灰的主要結(jié)晶相，粉煤灰玻璃質(zhì)微珠及多孔體均以玻璃體為主，玻璃體含量為50%～80%，玻璃體在高溫煅燒中儲存了較高的化學(xué)內(nèi)能，是粉煤灰活性的來源。

莫來石是粉煤灰中存在的二氧化硅和三氧化二鋁在電廠鍋爐燃燒過程中形成的。SEM下偶爾可以見到莫來石的針狀自形晶集合體，莫來石含量在3．6%～11．3％之間，其變化與煤粉中三氧化二鋁含量及煤粉燃燒時的爐膛溫度等諸多因素有關(guān)。

磁鐵礦和赤鐵礦是粉煤灰中鐵的主要賦存狀態(tài)，一般磁鐵礦含量較高。

石英為粉煤灰中的原生礦物，常量棱角狀，不規(guī)則粒，粒度20～150不等，含量不高。三、粉煤灰的形態(tài)特征

粉煤灰是一種高度分散的微細(xì)顆粒集合體，主要由氧化硅玻璃球組成，粒徑1～50微米，根據(jù)顆粒形狀可分為球形顆粒與不規(guī)則顆粒球形顆粒又可分為低鐵質(zhì)玻璃微珠與高鐵質(zhì)玻璃微珠，若據(jù)其在水中沉降性能的差異，則可分出飄珠，輕珠和沉珠；不規(guī)則顆粒包括多孔狀玻璃體，多孔碳粒以及其他碎屑和復(fù)合顆粒以上各顆粒非常細(xì)小，只有借助SEM(掃描電子顯微境)才能詳細(xì)觀察其形態(tài)特征。

四、粉煤灰的主要來源

我國的粉煤灰大部來自大、中型火電廠的煤粉發(fā)電鍋爐，另一部分則是來自城市集中供熱的粉煤鍋爐。四、粉煤灰的環(huán)境污染

大量的粉煤灰如不加以處理，會產(chǎn)生揚塵，污染大氣，對人體健康危害很大；排入河道水系會造成河流淤塞，污染水質(zhì)。當(dāng)前，對粉煤灰的處置方法主要有2種：土地填埋,貯灰池存儲.國內(nèi)外對其環(huán)境效應(yīng)的研究表明，灰中潛在毒性物質(zhì)會對土壤、地下水造成污染。在改土方面，也具有潛在不利效應(yīng)：可溶鹽、硼及其它潛在毒性元素含量過高，可導(dǎo)致元素不均衡以及土壤的板結(jié)和硬化。

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計分析和預(yù)測，按目前排灰狀況和利用水平，排灰用水達10億多噸/年；貯灰占地約達50萬畝，歷年累積堆放總量已達10億噸以上，雖每年利用量在不斷增加，但總利用率還不足每年排放量的50%。隨著電力工業(yè)裝機容量增加，排灰量、用水量、占地量還要相應(yīng)增加。

粉煤灰露天堆放，刮風(fēng)天灰塵污染空氣，下雨天滲水污染地下水。根據(jù)國內(nèi)外試驗研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰滲水使地下水產(chǎn)生不同程度的污染，比較明顯的是使pH值升高、有毒有害的鉻、砷等元素增加。再加上粉煤灰貯灰場大多位于江,河、湖及城市水源保護區(qū)域，水源保護問題也十分迫切。新聞：[晉]粉煤灰污染

170畝果園三年只開花不結(jié)果

昨日上午11時許，一輛運土車將滿車的黃土傾倒在太原市柴村鎮(zhèn)攝樂村的村邊，兩棵翠綠的松樹被土埋了一半。又要到果樹開花、授粉的時節(jié)了，可是該村村民張紅亮承包的170畝果園因為粉塵污染已經(jīng)連續(xù)三年只開花不結(jié)果，目前損失在60萬元以上。

張紅亮介紹，此前粉煤灰和垃圾都是傾倒在山底的大溝里，污染并不是很嚴(yán)重，對果園的影響也不大。從2004年開始，溝被填滿了，粉煤灰和垃圾就被傾倒在了地面上，風(fēng)一吹粉煤灰全都落在果樹上?，F(xiàn)在一棵樹結(jié)的棗還不到1斤，開了花的花蕊里面也全都是土。

2005年，張紅亮專門找到省里著名的果樹植保專家馬恩正。馬恩正看了果園后，對他說，果樹在品種和養(yǎng)護上都沒有問題，是因為污染太嚴(yán)重，開花期污染太大，果樹無法正常授粉才導(dǎo)致無果。

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目前，不算投入，張紅亮損失已達60多萬元。他說，果園第一期培植樹苗等項目的投入就花了50多萬元，每年施肥給水、請技術(shù)人員等也得6萬多元，大部分的果樹不結(jié)果，有的就算是結(jié)了果，也因為沾滿粉煤灰無法進入市場。

張紅亮的妻子拿著黑黃色的梨說，這種梨進入市場4毛多錢都沒人要，因為一看梨子發(fā)黑顧客就不敢買。每年這片果園的損失都在30萬元左右，家里已經(jīng)是四處舉債了，雖然每年村里都要給上幾千元的污染賠償費，但那與自己的損失比起來，簡直是杯水車薪。

對此，太原市柴村鎮(zhèn)攝樂村的村支書田春生說，張紅亮的果園3年不結(jié)果，和傾倒土、粉煤灰有直接的關(guān)系。由于這里污染嚴(yán)重，一到了春天，果樹都無法授粉，也使得老百姓都沒辦法種地，村委也很著急，但沒有辦法。

愛護美好家園,人人有責(zé)!!!

五、粉煤灰在環(huán)境保護中的應(yīng)用

粉煤灰具有較大的比表面積，具有固體吸附劑性能，因此，可以利用粉煤灰的吸附性能，處理一些含有害物質(zhì)的廢棄物。應(yīng)用粉煤灰的吸附性能凈化廢水，對COD、BOD5,色度等都有較好的去除作用。用它處理電鍍廢水，對Cr3+、Zn2+、Cu2+的去除率可分別達到98.8%,98.3%,90%。處理印染廢水時，COD去除率75%,BOD5的去除率為76%，色度的去除率為50%。處理低濃度含油廢水，其出水水質(zhì)可達標(biāo)排放。此外粉煤灰對廢水中的Pb2+Hg2+、F-和酚類都有良好的去除作用。粉煤灰吸附水中磷時受pH的影響較大，在中性條件下，磷的去除率最高。粉煤灰適合低濃度的含磷污水，當(dāng)磷濃度為5mg/L時，磷的去除率達64%。另外粉煤灰經(jīng)處理后可用作廢水處理混凝劑。梁天民等在粉煤灰中加入硫鐵礦燒渣和適量氯化鈉，在一定溫度下用鹽酸浸提制取混凝劑，其效果與其它混凝劑處理廢水的比較見表4。

表4不同混凝劑對廢水的處理效果(%)

混凝劑造紙廢水制藥廢水印染廢水制革廢水COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率COD去除率色度去除率粉煤灰混凝劑67.598.584.098.250.489.666.398.8硫酸鋁63.696.281.495.053.384.364.597.3氯化鋁66.194.981.495.022.980.665.791.9氯化鐵62.594.578.491.940.380.564.894.5

用粉煤灰作脫硫劑（主要利用粉煤灰中的CaO等堿性物質(zhì)）來脫除燃煤煙氣中的二氧化硫，從而生成無害的硫酸鹽類產(chǎn)物。在小型鍋爐煙氣脫硫中，有的是把飛灰清水打入除塵裝置中進行脫硫，又叫飛灰脫硫；在中小型燃煤煙氣的脫硫中，一般是利用飛灰和爐渣水脫硫，當(dāng)燃煤中的鈣硫比較小時，需另加石灰等堿性物質(zhì)。

六、粉煤灰的綜合利效益和

前景分析

綜合利用粉煤灰可減少堆灰場占地，防止對水體、大氣環(huán)境造成污染，又可作為一項原料來利用，創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟效益。據(jù)初步估算，每利用1萬t粉煤灰，可為火力發(fā)電廠節(jié)約征地200m2，減少灰場投資運行費2～8萬元，節(jié)約運灰費2～5萬元。經(jīng)加工處理后的分選灰或磨細(xì)灰可作為商品出售，可得贏利。利用粉煤灰還可降低用灰單位的生產(chǎn)成本，增加利潤。1、粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚

粉煤灰的用量從30%到70%，主要工藝和設(shè)備與普通粘土磚基本相同。用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚的吉林某廠利用吉林熱電廠的濕排粉煤經(jīng)自然脫水至含水率在30%左右，按粉煤灰55%、粘土40%和5%的爐渣等工業(yè)廢渣進行配比。該廠年用粉煤灰40萬米3，產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)磚2.4億塊，年節(jié)省粘土430km3，節(jié)約標(biāo)煤9600噸／年，具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。

2、粉煤灰生產(chǎn)蒸汽養(yǎng)護磚（簡稱蒸養(yǎng)磚）

粉煤灰蒸養(yǎng)磚的配料除粉煤灰可占65%左右外，還需配入適量的骨料生石灰和石膏，經(jīng)坯料制備、壓制成型，經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護后燒制成磚。它對粉煤灰的要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好3、粉煤灰制泡沫玻璃

泡沫玻璃是一種新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）為主要原料燒制而成，其密度在0.5~0.8t/m3之間。具有抗壓、隔熱、隔音、防水、能浮出水面等性能，是現(xiàn)代高層建筑的優(yōu)質(zhì)材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大塊，可任意切割裝配。

用泡沫玻璃制成的墻體磚，密度僅為普通粘土磚的5%~10%，而強度卻高出8~15倍，所以，它具有質(zhì)輕、強度大、節(jié)能等優(yōu)點。用它作為保溫、隔熱、隔音材料具有物美價廉的優(yōu)點，有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。4、粉煤灰制造加氣混凝土

粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土是以粉煤灰為基本原料，配以適量的水泥、石膏及鋁粉等添加劑以制成一種輕質(zhì)的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。上海市1998年僅混凝土一項利用粉煤灰近54萬噸，占總用灰量的15.6%。北京某廠利用高井電廠的干排粉煤灰為原料，年可生產(chǎn)加氣混凝土制品200km3。主要用于屋面保溫、內(nèi)外墻體和陽臺隔斷。具有較好的社會和經(jīng)濟效益5.粉煤灰制泡沫玻璃泡沫玻璃是一種新型建筑材料，它可由粉煤灰（可占70%）為主要原料燒制而成，其密度在0.5~0.8t/m3之間。具有抗壓、隔熱、隔音、防水、能浮出水面等性能，是現(xiàn)代高層建筑的優(yōu)質(zhì)材料。泡沫玻璃作大型雕塑材料，可制成大塊，可任意切割裝配。

用泡沫玻璃制成的墻體磚，密度僅為普通粘土磚的5%~10%，而強度卻高出8~15倍，所以，它具有質(zhì)輕、強度大、節(jié)能等優(yōu)點。用它作為保溫、隔熱、隔音材料具有物美價廉的優(yōu)點，有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。

6.粉煤灰制造加氣混凝土

粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土是以粉煤灰為基本原料，配以適量的水泥、石膏及鋁粉等添加劑以制成一種輕質(zhì)的混凝土，其粉煤灰用量可占70%左右。上海市1998年僅混凝土一項利用粉煤灰近54萬噸，占總用灰量的15.6%。北京某廠利用高井電廠的干排粉煤灰為原料，年可生產(chǎn)加氣混凝土制品200km3。主要用于屋面保溫、內(nèi)外墻體和陽臺隔斷。具有較好的社會和經(jīng)濟效益。

7.粉煤灰生產(chǎn)陶粒

利用粉煤灰為主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)成球、燒結(jié)而成的輕骨料為燒結(jié)粉煤灰陶粒。它是一種性能良好的人造輕骨料，其粉煤量用量可達80%左右?？梢耘渲?00號混凝土。天津市某廠利用天津一電廠的濕排粉煤為原料，年生產(chǎn)粉煤灰陶粒達9萬米3。由于其有密度小、耐熱度高、抗摻性好、耐沖擊力強等優(yōu)點，可替代天然渣石配制150~300號的混凝土，廣泛地用于工業(yè)與民用建筑、制作各種混凝土構(gòu)件，還可用于橋梁、窯爐和煙囪的砌筑。如南京長江大橋公路橋道板，使用粉煤灰陶粒配制250~300號的陶?；炷辆徒档土舜髽虻淖灾亍?/p>

8.粉煤灰在砂漿中代替部分水泥、石灰或砂

砂漿在建筑工程中的用量很大，且對粉煤灰的質(zhì)量不高，可改善混凝土的特性并節(jié)約水泥。此項技術(shù)可大量利用粉煤灰，每立方米混凝土可用粉煤灰50~100kg，節(jié)約水泥50~100kg。三峽工程中大量使用了優(yōu)質(zhì)粉煤灰，年用量已近30萬t，并創(chuàng)造了世界年澆注量和最大澆注強度的世界紀(jì)錄。這項技術(shù)的用灰比例在10%以上。

9.粉煤灰代替粘土作生產(chǎn)水泥原料由于粉煤灰的化學(xué)成分和粘土相似，可代替粘土生產(chǎn)水泥。其生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備與生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥一樣。沈陽市水泥廠利用沈陽熱電廠的濕排粉煤灰作配料年生產(chǎn)火山灰硅酸鹽水泥12萬噸。10.粉煤灰作生產(chǎn)水泥的混合材

在用質(zhì)量合格的粉煤灰做混合材磨制水泥時，可分別生產(chǎn)普遍硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥（摻入量不高于15%）、粉煤灰水泥（摻入量為20%~40%不等），低標(biāo)號砌筑水泥摻入量為60%~70%。德州某建材廠利用德州電廠的干排粉煤灰可年產(chǎn)硅酸鹽水泥15萬多噸，先后生產(chǎn)出了325號和425號R型粉煤灰硅酸鹽水泥。取得了年產(chǎn)利潤70萬元以上的經(jīng)濟效益和良好的環(huán)境效益。江蘇鹽城水泥廠利用鹽城電廠的干排粉煤灰25%左右生產(chǎn)出425號粉煤灰硅酸鹽水泥，也取得年盈利100多萬元的經(jīng)濟效益以及良好社會效益。

七、粉煤灰綜合利用的最新

研究成果（一）粉煤灰類型（二）粉煤灰活性激發(fā)方式（三）粉煤灰合理摻量（一）粉煤灰類型

各地電廠使用的煤質(zhì)的不同，爐型的不同，溫度的不同，收集方法不同所產(chǎn)生的粉煤灰類型也各不相同。有高鈣粉煤灰、高硫粉煤灰、低鈣粉煤灰、高碳灰等等，其內(nèi)在化學(xué)成份含量也不相同。因此不能以一種粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)來概括各種類型的粉煤灰，也不能用一種利用粉煤灰技術(shù)來處理不同類型的粉煤灰，更不能以某種固定激發(fā)劑來激發(fā)不同類型的粉煤灰。

（二）粉煤灰活性激發(fā)方式目前國內(nèi)普遍是利