摘要：本文以发电厂粉煤灰综合利用与分选为探讨主题，分析粉煤灰的组成与性质，探讨其在水泥工业、建筑工程与环保、农业方面的应用，指出现今对于发电厂粉煤灰采用的物理分选与化学分选的分选工艺，为发电厂减少粉煤灰贮存量、减轻环境污染、提升对粉煤灰的综合利用提供有效建议。
关键词：发电厂；粉煤灰分选；粉煤灰利用
前言
粉煤灰是发电厂在燃煤发电过程中产生的废料。随着近年来工业、农业发展对电力需求的快速增加，发电厂的排灰量也在急剧上升，需要综合处理的粉煤灰数量庞大。因此，掌握正确有效的粉煤灰分选工艺、加强粉煤灰的合理利用，有助于将粉煤灰变废为宝，提高资源利用率，创造其经济价值。
一、粉煤灰的组成及性质
粉煤灰是煤燃烧后产生的一种火山灰质的粘土类材料，是在锅炉燃烧时，排放的烟气中夹带的粉状残留物，发电厂的粉煤灰还包括锅炉底部燃烧后的炉渣等。粉煤灰的化学成分中硅含量最高，其次是铝、铁等，还包含镓、锗、铂、硼等稀有元素。粉煤灰的化学、物理特性取决于发电厂的煤种、锅炉、制粉设备、除尘设备等多种元素，因此不同发电厂的粉煤灰存在较大差异。
粉煤灰属于发电厂的工业废物，存在长期潜在、不可稀释的危害性，从粉煤灰的运输、贮藏到处置的整个环节若存在管理漏洞，极易为环境带来有害影响。目前我国发电厂对粉煤灰的处理主要采取灰场贮灰的堆存方式，侵占土地造成土地资源的严重浪费。被除尘器捕获的飞型灰多采用湿排的处理方式，致使粉煤灰中的有害成分溶入冲灰水中，对地表水与地下水产生污染。对于采取堆置与填埋处理的粉煤灰，其存在的有害成分会浸出并污染土壤，导致地下水的水质硬度增加，破坏了土壤与地下水的生态平衡，造成水资源的污染与浪费。因此，发电厂应合理处理粉煤灰，加快粉煤灰的资源化[1]。
二、发电厂粉煤灰的综合利用
（一）在水泥工业上的利用
粉煤灰可以在建筑材料中得到广泛应用主要因为其属于粘土型材料，与粘土具有类似的化学成分。因此，粉煤灰可以代替粘土进行生产水泥的配料。现有的利用粉煤灰制成的水泥类型包括硅酸三钙水泥、硅酸盐水泥和硫酸铝水泥等。粉煤灰中含有未燃碳粒，因此用粉煤灰做配料可以节约燃料。将粉煤灰作为混合材料应用于水泥生产中的技术已较为成熟，经济效益可观，质量上也可以得到保证。目前我国的水泥年产量超过5亿吨，用粉煤灰作为原材料生产建筑水泥的发展前景较为可观。
除了生产水泥，利用粉煤灰还可以制砖，相比传统的粘土砖，粉煤灰砖重量较轻，在一定程度上减轻了建筑物的自重，降低了建筑工人的劳动强度。粉煤灰由于含有一定量的粘土成分，因此，其可以作为粘土瘦化剂。在制砖过程中，粉煤灰砖的裂纹明显较少，制砖损失率低。同时，粉煤灰砖的烧结与生产工艺较为简单，建厂制砖速度快，吃灰量大。利用粉煤灰制砖，增加灰量的使用，减少烧砖燃煤量，节省煤灰占地面积，为制砖企业节省制造成本，显著提升制砖工程的经济效益。
粉煤灰在建筑材料中的应用还包括砌块的制作。以粉煤灰作为主要材料，将水泥做凝胶材料，再配外加剂，经过发泡剂发泡处理后可以制成粉煤灰砌块。粉煤灰砌块是一种新型的墙体材料，具有成型方便、重量低、导热系数小等优势特点，可以取代传统粘土砖并广泛应用于建筑工程中。还可以与其他工业废弃物进行综合利用生产建筑材料，例如以粉煤灰和脱硫石膏做原料生产空心砌块、用粉煤灰和造纸肥料生产轻型材料等。
（二）在建筑工程上的利用
利用固化剂将粉煤灰做固化处理用作建筑材料，其使用性能明显优于传统的粘土材料，超过用水泥固化粉煤灰的使用性能。发电厂利用粉煤灰作为建坝的坝基，多采用设定多级子坝的方法，不但降低了灰场的建厂造价，还减少了粉煤灰产生的环境污染。采用分离技术将粉煤灰中的有害、未燃碳粒进行分离处理后，可以从根本上解决劣质粉煤灰存在的颗粒粗、需水量大的缺点，将粉煤灰的资源化利用创新了一条有益途径。同时，把粉煤灰用于处理地基有助于帮助发电厂节省修建贮灰场的费用、污染处理费用、地基处理费用，有效的节支创建经济效益。
目前，粉煤灰也被大量用于高速公路的建设中。粉煤灰的主要成分与建筑水泥的材料大体相同，并且用料成本明显低于水泥，在铺设高速公路的地面时，若将粉煤灰替代水泥，不仅有助于降低混凝土的塌落度，将混凝土的初凝时间延长，还降低了高速公路的工程造价。粉煤灰的使用降低了混凝土水化的温度，使铺设的路面减少收缩裂缝，提高高速公路路面的抗压强度。粉煤灰也可以用于路面的基层建设，其具有远高于粘土的渗透系数，有效增强了路面基层的稳定性与强度。利用石灰稳定粉煤灰应用在路面基层建设中比传统材料的使用更有优越性，石灰可以使混合材料的含水量有效增大，干密度减小，提高路面基层的强度与刚度，最大化减小路面的温度收缩系数，对于路面的抗低温、抗缩裂起到显著作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（三）在农业、环保上的利用
粉煤灰具有疏松多孔、能保水、表面积大、透气好的特点。将粉煤灰用于改良土壤可以有效改善土壤结构，增加土壤孔隙度，保住低温，改善粘质型土壤的物理性质，提升土壤中微生物的活性，有利于粉煤灰到土壤的养分转化，使水分、肥料、空气与地温趋向于协调、平衡，为土地作物的生长营造良好、高效的土壤环境。
粉煤灰可以显著改善土壤的化学成分与PH值，利用粉煤灰作为肥料为蔬菜培肥有助于蔬菜吸收土壤养分。将粉煤灰与腐植酸结合使用，提高土壤中硅元素的含量。以粉煤灰作为养料载体，附加上外部肥料的有效成分，元素磁化后会在土壤中形成营养单元，易于作物吸收，提高土壤对作物的营养效果，改良土壤营养成分，促进了作物的呼吸功效与光合作用，强化作物的抗旱性。
从环境治理的角度出发，粉煤灰在环保与化工方面也得到了合理利用。利用粉煤灰处理工业生产产生的有毒物、废弃污染物等是将粉煤灰变废为宝的一种有益途径。粉煤灰的表面积大，且具有良好的吸附功能，利用这一功能实现粉煤灰的资源化是一种好方法。许多工业生产工厂排放的废水、废料中含有高含量的有毒物质，若其不经有效处理便排放会对环境与人类健康带来严重影响。利用粉煤灰除去磷酸酶，对于造纸业、中草药业、印染业的废水排放可以起到强大的净化作用。利用粉煤灰固化处理高浓度的有害物质，可以促使有害物质形成致密性的固体块，降低空隙率。在有害物质发生水化反应时，固体块的细小孔洞会被封死，被固体化的有害物质无法溶出。因此，粉煤灰是一种造价极低的理想固化剂。
在酸性条件下，粉煤灰中的铝、铁成分会进行离解成为一种无机混凝剂，当粉煤灰与污水混合后，铝、铁元素会与污水中存在的悬浮性粒子凝结，共同沉降，将悬浮物、污染物与水有效分离开来，保持水质的透明清澈[2]。
三、发电厂粉煤灰的分选工艺
（一）物理分选
粉煤灰的物理分选主要有两种方法，一种是干法机械分法，另一种是湿法分法。目前在我国应用较多的是湿法分法，这种分选工艺主要将粉煤灰与发电厂的湿排灰结合堆存，做法简单，但效果较低，能耗较大。干法机械分选法在欧美国家应用较多，在技术与设备方面相当成熟先进。这种分选方法效率高、成效显著、在运输处理上费用较低。干法机械法采用从粉煤灰中分选出铁精粉和富碳粉技术，加上风选生产线，将原状粉煤灰从发电厂的风力管道输送到粉煤灰贮存室，先经过磁性分选器，将铁精粉与剩余物分选出来，再送到电动分选机上进行碳分离，将富碳粉分选出后，将剩余的粉煤灰运输到风选分离机内，将粉煤灰分选出空心的玻璃质微珠，以微珠的颗粒大小分成四个等级。
经过物理分选产生的空心玻璃球具有高强度、导热慢、耐高压、耐磨、绝缘的性质，可以在建材、航海、化学制造以及航空业中得到广泛应用。例如作为耐火保温材料的制作原料、橡胶塑料的填充原料等。粉煤灰中的磁性物质是一种磁铁矿，利用磁性分选法后产生的铁精粉可以用于水泥制作的原料配料，而剩余的粉煤灰则可以用于化学分离。分选出的未燃烧的碳粒经过燃烧后可形成焦炭，进行重新利用。
（二）化学分选
粉煤灰的化学分选主要目的是从粉煤灰中提取氢氧化铝成分和活性硅酸钙，以环境与发展的需要为原则，开发出粉煤灰利用的新型工艺生产线。化学分选工艺线用到的分选原料主要是石灰和粉煤灰。在分选过程中既可以生产水泥速凝剂，还可以生产水泥增强剂。这两种物质可以提高普通水泥的抗压强度，具有较高的经济效益。在化学分选的过程中，实现了新工艺、新产品、新设计的产品生产。在保证产品质量的前提下，充分发挥了分选生产线的经济价值。
化学分选的工艺结构主要采用组合化学的分离技术，在分选工艺的前段，粉煤灰经过蒸汽养护与低温结烧后，生产出水泥速凝剂。在分选生产线的后半段，粉煤灰经过化学分离，产生铝质资源和相关产品，在不破坏原有晶体的结构上，生产出水泥增强剂。这种可变性与多产品生产的分选结构，为水泥生产线的优化与开发提供了有力的支持与帮助。
目前我国许多大型发电厂已引进了粉煤灰分选的正压分选系统与负压分选系统。例如昆明发电厂已开展了粉煤灰分选系统的使用。分选系统采用控制室集中控制的方式，将粗、细废煤灰装入系统后，利用分选系统匀速给料，给料速度可以由机械自行控制，确保分选系统不泄灰、不漏灰，分选系统可以稳定运行。高效分选系统设备的应用促进了废煤灰的分选工作高效发展[3]。
总结：长期的实践表明大力推进粉煤灰的综合回收与合理利用是处理粉煤灰的发展途径，应充分挖掘粉煤灰的资源化潜力，开辟多条科学合理的应用途径，促进粉煤灰的开发与使用。用低消耗、低浪费换取粉煤灰的最大经济效益，节省投资资源，降低工厂的生产成本与能源消耗，实现资源的可持续发展。
参考文献：
[1]王彦忠,朱善淳.火力发电厂固体废弃物资源化利用分析[J].中国资源综合利用,2018,36(04):63-65.
[2]段志国,王陆潇.火力发电厂粉煤灰的综合利用探析[J].中国资源综合利用,2017,35(11):64-65.
[3]韦国卫.火力发电厂粉煤灰资源综合利用工艺初探[J].轻工科技,2012,28(05):100-101+126.
论文作者:岳胜金
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/26
标签：粉煤灰论文; 发电厂论文; 水泥论文; 土壤论文; 粘土论文; 化学论文; 路面论文; 《电力设备》2019年第15期论文;