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粉煤灰的綜合利用途徑、存在的問(wèn)題及建議
發(fā)布時(shí)間:
2024-02-23 08:48
1 利用途徑
1. 1 在建筑工程和建材工業(yè)中的應用
目前,我國粉煤灰的主要利用途徑在建筑工程和建材工業(yè)領(lǐng)域, 在建筑工程方面,粉煤灰可作為道路和土建工程的回填物料,也可以替代粘土作為水泥原料以及混合料使用。在建筑材料方面,可用于生產(chǎn)粉煤灰水泥、燒結粉煤灰磚、粉煤灰陶粒、粉煤灰面磚、粉煤灰板材、加氣混凝土、泡沬玻璃、地聚膠凝材料等。
1.2 在道路工程中的應用
粉煤灰可作為道路基層和底基層材料、路堤、路面修復及回填材料、灌漿料使用。研究表明利用脫碳粉煤灰混凝土修復路面,路面強度與不摻粉煤灰的路面強度接近,符合國家路面工程標準。
1.3在農業(yè)方面的應用
粉煤灰具有的多孔、輕質(zhì)、粒細等物理特性,可以改善土壤質(zhì)地及土壤結構,增加土壤的蓄水能力和透光性。同時(shí), 粉煤灰中含有鎂、鈣、鉀、磷元素以及銅、硼、鋅、錳等微量元素,施用于農田可以提高土壤肥力,有利于促進(jìn)農作物的生長(cháng)。如利用粉煤灰生產(chǎn)的硅肥、復合肥以及粉煤灰磁化肥等,增產(chǎn)效果顯著(zhù)。粉煤灰在農業(yè)上的應用具有用量大、效果顯著(zhù)、初期投入少等優(yōu)點(diǎn)。
1.4在環(huán)境保護中的應用
粉煤灰具有較高的吸附活性,可用來(lái)凈化廢水,對 COD 和色度等都有較好的去除效果。此外,粉煤灰中含 CaO 等堿性物質(zhì),可作燃煤煙氣的脫硫劑。
1.5用于冶煉硅鋁合金或分選空心玻璃微珠
將粉煤灰中的硅、鋁、鐵等氧化物經(jīng)高溫脫氧,在特定條件下加入還原劑冶煉可生產(chǎn)硅鋁合金。粉煤灰中含有大量的玻璃微珠,主要化學(xué)成分為硅、鋁、鐵氧化物,具有空心、粒小、隔熱、隔音、耐酸堿、強度高,絕緣性好等優(yōu)異特性,在高級噴涂材料和防火材料中作為填充料,在石油精煉過(guò)程中用做裂化催化劑,效果良好。
1.6提取氧化鋁
我國是鋁生產(chǎn)大國,每年需要消耗大量的鋁土礦資源。鋁土礦資源的有限性和不可再生性,使對富含鋁元素的粉煤灰的綜合利用具有重要意義。粉煤灰氧化鋁含量在 17% ~ 50%之間,從粉煤灰中提取氧化鋁已引起各界重視。從粉煤灰中提取氧化鋁常用的技術(shù)方法有堿法燒結法(石灰燒結法、堿式燒結法、預脫硅堿式燒結法)、酸法浸出法和酸堿混合浸出法。有關(guān)由粉煤灰提取氧化鋁的方法,夲論壇曾有專(zhuān)題論述,在此不再復述。
1.7生產(chǎn)分子篩及用作在橡膠補強填料
以粉煤灰為原料通過(guò)水熱合成、水熱轉化及離子交換等方法可以制取各種分子篩。此外,通過(guò)偶聯(lián)劑等對粉煤灰進(jìn)行表面改性可用作橡膠補強劑。
1.8 制造泡沫玻璃
泡沫玻璃是一種具有防潮、防腐、防火、無(wú)毒特性的無(wú)機非金屬玻璃材料,被廣泛應用到建筑和裝飾材料中。將粉煤灰摻入到泡沫玻璃的配合料中,再向坯體中加入發(fā)泡劑,在一定條件下制成具有氣孔結構的輕質(zhì)玻璃體。粉煤灰泡沫玻璃具有導熱系數低、密度小、不易風(fēng)化和老化、高強度、吸聲、防潮等特點(diǎn),可做防水、保溫、隔熱、隔音材料,以及混凝土骨料和填充材料等。
2 存在的問(wèn)題
2.1 目前對粉煤灰的綜合利用主要體現在建材方面,如用于生產(chǎn)水泥、用做商砼添加劑、用于生產(chǎn)加氣混凝土、輕質(zhì)砌塊等。建材領(lǐng)域雖為粉煤灰的大宗量利用途徑,但利用層次較低。而對粉煤灰的高附加值利用,如用于生產(chǎn)硅鋁合金、氧化鋁等則發(fā)展相對遲緩。
2.2 對粉煤灰的高附加值化綜合利用,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展并不順利。由粉煤灰生產(chǎn)硅鋁合金,從技術(shù)上講是可行的,但是卻存在著(zhù)成本與效益問(wèn)題。根據有關(guān)單位工業(yè)化實(shí)踐的情況看,每生產(chǎn)一噸硅鋁合金的電力消耗量在8000-11000kw之間,如果再考慮到其它成本因素則根本無(wú)利可圖。由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁為有關(guān)方面所關(guān)注,也得到國家政策的明確支持,但是,從目前已經(jīng)報道的生產(chǎn)工藝看,無(wú)論是石灰燒結法、堿式燒結法、預脫硅堿石灰燒結法、還是硫酸銨燒結法,都存在著(zhù)生產(chǎn)成本高,二次污染嚴重的問(wèn)題。從一些單位的生產(chǎn)情況看,氧化鋁生產(chǎn)成本與目前的氧化鋁市場(chǎng)售價(jià)相同,而且根據不同的生產(chǎn)工藝,每生產(chǎn)一噸氧化鋁所產(chǎn)出的二次強堿性廢渣在2-8噸之間。一些單位雖然也進(jìn)行了這種強堿性廢渣綜合利用技術(shù)的研究,并獲得了專(zhuān)利授權,但因缺少實(shí)用價(jià)值未能獲得工業(yè)應用。目前,國內已建成的粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁裝置已因成本和環(huán)保問(wèn)題而全部陷于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。由此可以看出,單純地分離粉煤灰中的鋁元素生產(chǎn)氧化鋁,從理論上講是可行的,但在實(shí)踐上卻是一個(gè)誤區。在未能有效解決成本控制和二次廢渣排放給環(huán)境造成污染問(wèn)題的情況下,主張或投資由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁項目將會(huì )給投資者帶來(lái)重大經(jīng)濟損失。
2.3 實(shí)用技術(shù)研究應當引起重視
我國是燃煤大國,每年粉煤灰的排量以近 1 億 t 的數量增加,據預測到 2020 年我國的粉煤灰排放量會(huì )達到近 9 億 t。目前,我國對粉煤灰的利用總體水平較低,主要集中在回填工程和建材材料中,對粉煤灰精細化、高附加值化利用的研究較為滯后,能夠應用于工業(yè)實(shí)踐的研究成果和專(zhuān)利較少,距產(chǎn)業(yè)化應用還有很長(cháng)的路要走。因此,進(jìn)一步開(kāi)展粉煤灰高附加值化綜合利用實(shí)用技術(shù)的研究,刻不容緩。
3建議
建材領(lǐng)域雖然消納粉煤灰量較大,但畢竟利用層次較低,難以創(chuàng )造較高的經(jīng)濟效益。而且較之于鋁、硅等有價(jià)元素的分離提取,其資源化利用水平相對較低,對緩解社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展中鋁土礦資源的緊缺狀況意義不大。同時(shí),從國內的情況看,從粉煤灰、煤矸石,到各種選礦尾礦、冶金廢渣,其利用途徑都向建材領(lǐng)域傾斜。建材領(lǐng)域固然消納量較大,但也不可能是無(wú)限的。因此,從資源化和市場(chǎng)角度考慮,應強化粉煤灰在其它領(lǐng)域的應用研究,拓展新的利用途徑。
對粉煤灰的精細化、高附加值化綜合利用,不應局限于對鋁元素的分離和提取,在鋁產(chǎn)品方面更不要局限于氧化鋁的生產(chǎn),而應根據粉煤灰的化學(xué)與物相組成,走全元素、無(wú)害化利用的路子。如在分離提取鋁元素的同時(shí)還應兼顧硅、鐵元素的利用,只有這樣才能夠提高粉煤灰綜合利用的系統經(jīng)濟效益,真正實(shí)現粉煤灰利用的資源化。在鋁產(chǎn)品方面,應由氧化鋁的生產(chǎn)擴展到氟化鋁,六氟鋁酸鈉等較高附加值鋁化學(xué)品的生產(chǎn)。由粉煤灰生產(chǎn)氟化鋁、輪胎級白碳黑和氧化鐵顏料工藝就是一個(gè)較好的粉煤灰利用方法,不僅產(chǎn)品附加值較高、符合市場(chǎng)需要,生產(chǎn)成本低,可以創(chuàng )造十分可觀(guān)的經(jīng)濟效益,而且不會(huì )對環(huán)境造成二次污染。由粉煤灰生產(chǎn)石油壓裂支撐劑,具有產(chǎn)品需求量大,可以對粉煤灰進(jìn)行整體利用,對環(huán)境無(wú)污染,經(jīng)濟效益顯著(zhù),生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
注意強化粉煤灰實(shí)用技術(shù)研究。所謂實(shí)用技術(shù),應具備成熟性、可靠性(至少通過(guò)中試驗證)、經(jīng)濟性(成本低、利潤可觀(guān))、環(huán)保性(生產(chǎn)過(guò)程對三廢有效控制,并循環(huán)利用)、市場(chǎng)適應性(產(chǎn)品符合市場(chǎng)需要)五大基本特征,以實(shí)用技術(shù)推動(dòng)我國粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
綜上所述,社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展對資源的需求與日俱增,資源的不可再生性使對二次資源的高水平化利用具有明顯的緊迫性。對富含硅、鋁元素的粉煤灰進(jìn)行精細化、高附加值綜合利用,使其變廢為寶,是粉煤灰資源化利用的主要方向,也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和實(shí)現可持續發(fā)展戰略的重要途徑。腳踏實(shí)地搞研究,出成果,不斷拓展粉煤灰綜合利用新途徑,對粉煤灰資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
來(lái)源:固廢綜合利用論壇
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