摘要：文简单概述炉渣的化学组成和理化特性，具体应用，以及发展趋势，供相关人员参考。
关键词：炉渣；资源；综合利用
引言
燃煤炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉、炉窑燃烧煤炭后排出的固体废物，它是由燃煤锅炉底部收集后，再由流渣口排出经水淬急冷而形成的渣粒。燃煤炉渣与粉煤灰同属煤粉燃烧的副产物，但由于其形成温度、排渣工艺等因素的影响，其形态极不规则、粘连严重，表观完全不同于粉煤灰。目前，粉煤灰已在很多领域得到广泛应用，且应用附加值也越来越高；粉煤灰已经从过去的工业固体废弃物变身为生产资源，尤其是优质灰，更是成为稀缺资源。但同为煤粉燃烧副产物的燃煤炉渣却迟迟未能得到很好的利用；近些年来，随着对其性能研究的进一步深入，燃煤炉渣在废水处理、炉渣在筑路等领域内得到一定程度的应用，但应用附加值较低；开发燃煤炉渣高附加值应用途径，对于环境保护和废弃物资源化都具有重要的现实意义。
1 炉渣的化学组成和理化特性
1.1 炉渣的化学组成
炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、铁、铝、钙、镁、钾的氧化物及残炭等，并根据煤种的不同而有所差异。其化学组成见表1。
表1炉渣的化学特性
1.2 炉渣的物理特性
煤渣具有蜂窝状细孔结构，比表面积相对较大(0.20～0.35m2/g)，透水性好并具有一定吸附性。针对煤渣的吸附性能，比表面积决定了吸附容量和吸附活性的大小，对其吸附性起决定性作用。煤渣的比表面积是煤渣粒径和煤渣孔隙率共同作用的结果，因此设法改变煤渣粒径和孔隙率可以一定程度上提高煤渣的吸附能力。
2 炉渣的应用
2.1 燃煤炉渣在人工湿地综合作用成效
燃煤炉渣作为人工湿地基质，已被国内外普遍运用。炉渣属在充氧条件下煤炭燃烧后的产物，燃烧放热产气后生成高孔隙率结构及较大的比表面积，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙等碱性氧化物，除对酸有中和性外，还具有吸附与离子代换特性。根据梁帮强、谢小红等人对煤渣进行改性研究，其吸附性甚至超过活性炭。钢铁酸洗工艺产出废酸，以酸度高、持续积存量大、重金属离子多、处理难度与成本高为特点，已对环境及生物构成巨大威胁。如利用其极强的接受电子对配位，在水中能电离出H+且不产生其它阳离子的物质，及溶解许多金属与有机物的化学反应条件，对燃煤炉渣进行改性，用于人工湿地，处理生活与养殖废水中的N、P、有机物、悬浮物等物质，不但能减轻环境压力，还可成为以废治废、变废为宝，及双废资源化利用的重要途径。
2.2 煤渣在水处理方面的应用
近年来，随着煤化工的快速发展，对煤炭气化、液化生产高品质调和油的研究与工业化也在不断推进，煤炭液化过程中产生的煤渣主要为前期气化过程中生成，与煤炭燃烧后生成的煤渣成分接近。气化过程废渣产生量巨大，年产380万t油品液化过程可产生324万t废渣。长时间以来，煤炭作为传统燃料广泛应用于工业燃煤和民用锅炉。据统计，每1t煤燃烧就有250～300kg的粉煤灰废渣和20～30kg的煤渣废渣产生。粉煤灰几何粒径较小(平均约为40μm)，呈蜂窝状多孔结构，比表面积大(0.25～0.50m2/g)，被广泛应用于水处理领域。煤炭燃烧过程中固体减少、气体逸出，因此煤渣具蜂窝状细孔结构、比表面积大，同时煤渣块中经常含有一定量的未完全燃烧的碳颗粒，具有廉价易得、透水性好、吸附性强的优点。随着工业生产的环境友好日益受到重视，废水的排放标准日益提高，对于废水处理的研究十分活跃。吸附法工艺简单、操作方便，且在脱色、除臭方面效果显著，已成为一种广泛应用的水处理工艺，具有较好的发展前景和应用前景。煤渣、粉煤灰作为最常见的工业废渣，来源广、价格低廉，作为水处理的吸附剂使用可以起到以废治废的作用。
2.3 炉渣在筑路方面的应用
炉渣作为道路建筑集料，美国和日本等认为炉渣集料力学性能较轧制碎石好，不但耐磨，而且具有一定的水化活性，适合作为沥青混合料骨料和基层集料，并制定了炉渣道路集料的技术标准和施工规范。目前，美国炉渣产量的约20％用于沥青混凝土集料，德国约95％炉渣的用作道路集料。
国内炉渣集料的研究虽取得了一定成果，但研究的不够系统，并且由于各个钢厂原材料的矿物成分和冶炼工艺不尽相同，排放的炉渣成分也有所区别，因此成果不能在各个地区通用。马钢、武钢和柳钢做了许多有益的尝试，但均未能在在国内实现大规模应用。宝钢经过不懈努力，终于成功地开发出彩色炉渣混凝土路面砖，在2010年上海世博会中大显身手，60％以上的透水和透气路面均使用此砖。目前，我国道路建设中的路基和路面材料仍是炉渣大宗量应用的一个重要领域。但目前借助冷却介质进行稳定化处理的炉渣应用于道路建设材料、特别是路面材料，其时效稳定性仍难以满足高质量工程的要求。
3 炉渣利用的发展趋势
目前，以赋予炉渣较好资源特性为目标的炉渣热态改性研究，正成为国内外研究热点。由此构筑开发未来炉渣利用技术的前沿，并日渐成为主流趋势。传统的炉渣利用模式将发生根本性的变革，以提升炉渣的资源特性为主旨，从本质上解决其劣质资源禀赋问题，并向大宗量、多途径、高附加值利用方向发展。不足之处是，因为针对性强，某些改性方式的普适性和一些利用技术的移植性相对较差。这种以提高炉渣资源禀赋为主旨的炉渣热态改性研究国内起步也相对较早，2003年以来，安徽工业大学、宝钢、马钢、北京科技大学等进行过相应的研究或合作，并都取得一些较好的阶段性成果，所以，以赋予炉渣较好资源特性为目标的炉渣热态改性研究，将逐步形成炉渣利用技术研发的主流趋势，由此构建炉渣大宗量、多途径、可循环利用的新模式，实现真正意义上的炉渣高效利用与全部利用，将是炉渣未来利用的大趋势。
结束语
综上，在现行炉渣利用模式下，开拓了炉渣很多利用途径，也取得了很多瞩目的成就，在一定规模上实现了炉渣的有效利用。但也毋庸讳言，炉渣真正意义上的大宗量、高效利用技术至今未能有效突破，炉渣的问题处于亟待彻底解决、而又一时无法解决的尴尬局面。
参考文献
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论文作者:袁益飞,王翠英
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
标签：炉渣论文; 煤渣论文; 燃煤论文; 表面积论文; 废渣论文; 煤炭论文; 吸附性论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;