我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電能力年增長率為7.3%，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，2000年粉煤灰排放量達1.5億噸，2010年約為3億噸，2017年將達到5~6億噸，給我國的國民經(jīng)濟建設及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。

  另一方面，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟建設中一項重要的技術經(jīng)濟政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)亟待解決的任務之一。實踐證明，經(jīng)過開發(fā)和綜合利用，粉煤灰可在建材、工業(yè)生產(chǎn)、水利等各行業(yè)得到廣泛的應用。

  粉煤灰的產(chǎn)生和特性

  粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，成為我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一。大量的粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。

  粉煤灰外觀類似水泥，顏色在乳白色到灰黑色之間變化。粉煤灰的顏色是一項重要的質(zhì)量指標，可以反映含碳量的多少和差異，在一定程度上也可以反映粉煤灰的細度。顏色越深粉煤灰粒度越細，含碳量越高。粉煤灰有高鈣粉煤灰和低鈣粉煤灰之分。一般情況下，高鈣粉煤灰的顏色偏黃,低鈣粉煤灰的顏色偏灰。粉煤灰顆粒呈多孔型蜂窩狀組織，比表面積較大，具有較高的吸附活性，顆粒的粒徑范圍為0.5～300μm，并且珠壁具有多孔結構，孔隙率高達50%~80%，有很強的吸水性。

  粉煤灰的物理性質(zhì)包括密度、堆積密度、細度、比表面積、需水量等，這些性質(zhì)是化學成分及礦物組成的宏觀反映。由于粉煤灰的組成波動范圍很大，這就決定了其物理性質(zhì)的差異也很大。粉煤灰的物理性質(zhì)中，細度和粒度是比較重要的項目。它直接影響著粉煤灰的其他性質(zhì)，粉煤灰越細，細粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的細度影響早期水化反應，而化學成分影響后期的反應。

  粉煤灰從化學性質(zhì)來看是一種人工火山灰質(zhì)混合材料，它本身略有水硬膠凝性能，但當以粉狀及水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理(蒸汽養(yǎng)護)條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種增加強度和耐久性的材料。

  粉煤灰的加工和應用

  燃煤發(fā)電廠將煤磨成100μm以下的煤粉，用預熱空氣噴入爐膛成懸浮狀態(tài)燃燒，產(chǎn)生混雜有大量不燃物的高溫煙氣，經(jīng)集塵裝置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的化學組成與粘土質(zhì)相似，主要用來生產(chǎn)粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰磚、粉煤灰硅酸鹽砌塊及其他建筑材料，還可用作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑，回收工業(yè)原料和做環(huán)保材料。

  粉煤灰代替粘土原料生產(chǎn)水泥，水泥生產(chǎn)采用粉煤灰配料可利用其中的未燃盡炭，把粉煤灰作為水泥混合材生產(chǎn)低溫合成水泥。其生產(chǎn)原理是將配合料先蒸汽養(yǎng)護生成水化物，然后經(jīng)脫水和低溫固相反應形成水泥礦物。

  用粉煤灰制作無熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和純粉煤灰水泥。還有石灰粉煤灰水泥是將干燥的粉煤灰摻入10%～30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分別磨細后再混合均勻制成的水硬性膠凝材料。

  在混凝土中摻加粉煤灰代替部分水泥或細骨料，不僅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、氣性、抗硫酸鹽性能和耐化學侵蝕性能、降低水化熱、改善混凝土的耐高溫性能、減輕顆粒分離和析水現(xiàn)象、減少混凝土的收縮和開裂以及抑制雜散電流對混凝土中鋼筋的腐蝕。

  粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性強、修飾性改善、抗沖擊能力提高、抗凍性增強等優(yōu)點。

  在混凝土中摻加粉煤灰節(jié)約了大量的水泥和細骨料，還可減少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，增強混凝土的可泵性；同時減少了混凝土的徐變，減少水化熱、熱能膨脹性，提高混凝土抗?jié)B能力，增加混凝土的修飾性。

  現(xiàn)在，采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑復合技術生產(chǎn)高標號混凝土的國標一級混凝土新技術正在全國迅速發(fā)展。同時，優(yōu)質(zhì)粉煤灰特別適用于配制泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B結構混凝土、抗硫酸鹽混凝土和抗軟水侵蝕混凝土及地下、水下工程混凝土、壓漿混凝土和碾壓混凝土等國標二級和三級混凝土。

  粉煤灰還可用于建筑制品中。如蒸制粉煤灰磚，是以電廠粉煤灰和生石灰或其他堿性激發(fā)劑為主要原料，也可摻入適量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬礦渣等骨料，經(jīng)過加工、攪拌、消化、輪碾、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護后而形成的一種墻體材料。

  又如燒結粉煤灰磚，以粉煤灰、粘土及其他工業(yè)廢料為原料，經(jīng)原料加工、攪拌、成型、干燥、培燒制成磚。以及蒸壓生產(chǎn)泡沫粉煤灰保溫磚，以粉煤灰為主要原料，加入一定量的石灰和泡沫劑，經(jīng)過配料、攪拌、燒注成型和蒸壓而成的一種新型保溫磚。

  粉煤灰輕質(zhì)耐熱保溫磚，是用粉煤灰、燒石、軟質(zhì)土及木屑進行配料而成，具有保溫效率高，耐火度搞，熱導率小，能減輕爐墻厚度、縮短燒成時間、降低燃料消耗、提高熱效率、降低成本。

  粉煤灰硅酸鹽砌塊，是以粉煤灰、石灰、石膏為膠凝材料，煤渣、高爐礦渣等為骨料，加水攪拌、振動成型、蒸汽養(yǎng)護而成的墻體材料。粉煤灰加氣混凝土，以粉煤灰為原料，適量加入生石灰、水泥、石膏及鋁粉，加水攪拌呈漿，注入模具蒸養(yǎng)而成的一種多孔輕質(zhì)建筑材料。

  粉煤灰陶粒，是以粉煤灰為主要原料，摻入少量粘結劑和固體燃料，經(jīng)混合、成球、高溫培燒而制的一種人造輕質(zhì)骨料。

  粉煤灰還能作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑。因粉煤灰具有良好的物理化學性質(zhì)，能廣泛應用于改造重粘土、生土、酸性土和鹽堿土，彌補其酸瘦板粘的缺陷，粉煤灰中含有大量水溶性硅鈣鎂磷等農(nóng)作物所必需的營養(yǎng)元素，故可作農(nóng)業(yè)肥料用。

  回收煤炭資源，利用浮選法在含煤炭粉煤灰的灰漿水中加入浮選藥劑，然后采用氣浮技術，使煤粒粘附于氣泡上浮與灰渣分離，可以從粉煤灰中回收工業(yè)原料。

  粉煤灰中含有Fe₂O₃、Al₂O₃、和大量稀有金屬，可從中回收金屬物質(zhì)，也可分選空心微珠，空心微珠具有質(zhì)量小、高強度、耐高溫和絕緣性好，適用于輕質(zhì)耐火材料和高效保溫材料，特別是用于石油化學工業(yè)，在軍工領域，可用作坦克剎車構件。

  粉煤灰用于環(huán)境保護，可制造分子篩、絮凝劑和吸附材料等。同時，粉煤灰還可用于處理含氟廢水、電鍍廢水與含重金屬離子廢水和含油廢水，粉煤灰中含有的Al₂O₃、CaO等活性組分，能與氟生產(chǎn)配合物或生產(chǎn)對氟有絮凝作用的膠體離子，還含有沸石、莫來石、炭粒和硅膠等，具有無機離子交換特性和吸附脫色作用。

  產(chǎn)業(yè)政策先行 地方示范推廣

  2017年10月24日，工信部節(jié)能與綜合利用司發(fā)布《工業(yè)和信息化部關于加快推進環(huán)保裝備制造業(yè)發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》指出，要在重點領域加快推進環(huán)保裝備制造業(yè)發(fā)展，其中，資源綜合利用裝備要重點研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的智能型綜合利用技術裝備，研發(fā)推廣與污染物末端治理相融合的綜合利用裝備。在尾礦、赤泥、煤矸石、粉煤灰、工業(yè)副產(chǎn)石膏、冶煉渣等大宗工業(yè)固廢領域研發(fā)推廣高值化、規(guī)模化、集約化利用技術裝備。

  2017年9月22～24日，第五屆亞洲粉煤灰及脫硫石膏處理與利用技術國際交流大會在山西省朔州市召開。朔州位于山西省西北部，毗鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，是山西省乃至華北地區(qū)重要的煤電基地和典型的粉煤灰集中產(chǎn)區(qū)。朔州市高度重視粉煤灰、脫硫石膏的綜合利用，開展了大量工作，全球第一條粉煤灰碳金地板生產(chǎn)線和粉煤灰橡塑功能填料生產(chǎn)線等都誕生在朔州。朔州已逐漸成為我國粉煤灰綜合利用的代表性地區(qū)和重要的示范基地。

  在朔州市晶鑫粉煤灰制磚有限公司的生產(chǎn)車間，過去煤電企業(yè)所產(chǎn)生的煤研石、粉煤灰等廢棄物通過這里加工變成了搶手熱銷的建筑用磚，原來每處理一立方的粉煤灰需要花掉大約5元錢，而現(xiàn)在一立方的粉煤灰制成磚后可賣到160多元錢。

  朔州市因煤而興。隨著煤電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，朔州市目前的煤矸石年排量4200萬噸，粉煤灰年排量800萬噸，脫硫石膏年排量120萬噸。2017年，煤研石、粉煤灰、脫硫石膏3類主要固體廢棄物年排量將分別達到5000萬噸、1800萬噸和300萬噸。據(jù)初步測算，目前朔州市光塵粉煤灰堆存量已達1.2億噸。

  在會上，平定縣冠窯砂器陶藝有限公司董事長張紅亮談到粉煤灰的利用時說，“粉煤灰透氣性好，隔熱性能佳，早在六七年前企業(yè)就開始進行研究了。針對人體工程學，結合現(xiàn)代技術，利用粉煤灰等固廢材料開發(fā)生產(chǎn)新型免導熱砂器的工藝技術，在不改變砂器整體性能的前提下，降低砂器與人體接觸部位的導熱系數(shù)，解決了傳統(tǒng)砂器在使用中燙手的問題。這一系列專利技術的成功轉化，直接提升了平定砂器的附加值，使產(chǎn)品的結構和品種得到延仲，使400多種砂器不僅走出國門，而且遠銷韓國、日本、新加坡、荷蘭、美國等地”。

  張宏亮介紹，因為當?shù)赜须姀S，原料主要從電廠廢棄物中來。談到固廢利用，他說：“利用固廢，一方面可以減少對環(huán)境的污染。另一方面還能提升附加值，可謂一箭雙雕?！蹦壳?，該企業(yè)一年可利用幾十噸粉煤灰等固廢。張宏亮預計，這個行業(yè)還在發(fā)展中，以后估計有上千噸的利用價值。

  我國首部環(huán)境保護稅法將于2018年1月1日起正式施行，企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者貯存或者處置粉煤灰等固體廢物不符合國家和地方環(huán)境保護標準的，需要繳納環(huán)境保護稅25元/噸。這將給燃煤電廠等粉煤灰脫硫石膏排放單位及相關生產(chǎn)經(jīng)營單位帶來巨大的處理與利用壓力。如何對粉煤灰、脫硫石膏進行更好地環(huán)保處置和綜合利用，已成為現(xiàn)階段行業(yè)所關注的重要問題。法律的作用更多的是指引而非懲罰，企業(yè)應把資金更多的注入環(huán)境保護和技術升級領域，而不是當巨額罰單寄送上門時才幡然醒悟。