张聪力　马瑞强

摘 要：随着内蒙古火力发电厂装机容量规模的不断扩大，发电厂燃煤副产品粉煤灰的排放量急剧增长。由于粉煤灰的不断产出，既占地、又污染环境，而且不便于资源再利用。通过对粉煤灰基本组分和性能进行分析。重点介绍了适应粉煤灰综合利用的发展方向及粉煤灰深度开发利用的经济价值和社会价值。同时，结合大唐集团旗下的托克托发电厂电力产业的不断壮大，粉煤灰产生量随之不断增加，本论文探索了深度开发利用粉煤灰的有效途径，有利于资源再利用，实现循环经济。此外，也应加强相关领域的立法引导作用。

关键词：粉煤灰；高铝；深度利用；探索

1 前言

随着火电装机容量从2002年开始爆炸式增长，中国的粉煤灰排放量在过去8年间增加了2.5倍，是中国工业固体废物的最大单一排放源。2009 年，中国粉煤灰的产量达到了3.75 亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多；其体积可达到4.24 亿立方米，相当于每天填满1个水立方[2]。作为煤炭能源大省的内蒙古自治区，粉煤灰产出已经占到了固体废弃物的50%以上，仅首府城市呼和浩特及近郊的火力发电总装机容量已经达到了770万千瓦，而且大唐国际托克托电厂2×60万千瓦增容机组项目已经启动，预计2年后，仅呼和浩特市区的火电总装机容量将接近900万千瓦，年产出粉煤灰620万吨以上，粉煤灰的深度开发利用刻不容缓。

2 粉煤灰目前的利用现状

内蒙古托克托工业区建设的高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术示范工程。该技术工艺研发与示范被纳入“十一五”国家科技支撑计划“高铝粉煤灰提取氧化铝多联产工艺技术优化与产业示范”项目支持，主要是针对内蒙古中西部煤电资源基地大量高铝粉煤灰处置与资源利用产业化技术需求，开发高铝粉煤灰无害处置与多组分资源协同利用的产业化工艺技术体系，凝炼西部资源基地煤炭-电力-有色金属-建材循环经济发展模式，提高铝资源战略储备技术保障能力。

内蒙古中西部和山西北部等地区的部分煤炭中赋含铝矿物，发电后的粉煤灰中氧化铝含量达40%-50%，具有较高经济开发价值。大唐国际年提取氧化铝20万吨的项目证实该了项技术的可行性；内蒙古每1亿吨的富铝煤炭资源将能生产氧化铝1200万吨。积极开拓高铝粉煤灰生产氧化铝，将使资源价值最大化，对于增加国内铝资源供给，发展循环经济，促进区域经济发展具有重要意义。[3]

目前，为推动内蒙古中西部地区高铝粉煤灰处置与铝资源利用，该技术示范工艺在优化和完善后，将具有较大推广潜力。“十二五”期间，科技部将实施专项科技工程，加大对废物循环利用和清洁生产研发的支持，大宗工业废物、城市与工业生物质废物等循环利用创新链，引导和支撑循环经济发展。[4]

尽管粉煤灰提纯氧化铝工程可以消耗一定数量的粉煤灰，但限于设备选型、物料性质匹配等方面的技术原因，使得氧化铝提纯成本代价偏高。2012年，成品氧化铝的单价是每吨2600-2800元，而生产1吨氧化铝的成本是3200元。从环保角度考虑是意义深远的，但是，却是以牺牲利润为代价的。

3 粉煤灰特性

由于粉煤灰中含有大量以活性氧化物SiO2和A12O3為主的玻璃微珠，因此粉煤灰既具有很好的吸附性能，又是一个巨大的铝的二次资源宝库。所以，如何实现粉煤灰的综合利用、变废为宝的研究工作早已被人们所重视，并进行了较深人的研究。目前在利用粉煤灰开发制备各种新型水处理剂的研究已经取得了较大进展。由于粉煤灰中含有许多不规则形状的玻璃状颗粒，这些颗粒中还含有不同数量的微小气泡和微小活性通道，因此粉煤灰表面成多孔结构，其孔隙率一般为 60%～70%，比表面积较大，且其表面上的原子力都呈未饱和状态，使得粉煤灰具有较高的比表面能和较好的表面活性。

此外，粉煤灰中含有少量沸石、活性炭等具有交换特性的微粒，又富含铝和硅等元素，这样就使得粉煤灰具有了很强的物理吸附和化学吸附性能。粉煤灰对15于阳离子特别是重金属离子具有很好的吸附效果。研究表明，粉煤灰对废水中Cr6+吸附速率与Cr6+浓度成线性关系，Cr6+的去除主要是粉煤灰的吸附作用。粉煤灰对于Hg2+的吸附效果甚至比活性炭优异。粉煤灰对阴离子的吸附以化学吸附为主，是一个放热过程，反应发生在阴离子与粉煤灰中高度活泼的活性CaO、Fe2O3和A12O3颗粒间。粉煤灰对除磷和除氟等效果明显，符合朗格谬等温吸附方程。粉煤灰中的SiO2和具有弱酸性的A12O3及Fe2O3可以与有机物羟基氧上的孤对电于形成很强的化学键，发生物理化学吸附。同时，粉煤灰具有较大的比表面积和静电吸附作用。粉煤灰还具有显著的去除COD和脱色效果。

4 粉煤灰可深度开发利用前景

欧美、日本等发达国家的粉煤灰资源化利用比例已经达到了60%以上。目前，内蒙古的粉煤灰主要用于水泥工业、生产空心砖、作为混凝土工程及其它建筑材料，总体利用率不足30%。而且，粗放开发利用对环境造成了二次污染，同时回收利用附加值也比较低。伴有相当数量的重金属离子的粉煤灰的逐年排放与堆积，对有限耕地的保护、地表水资源的威胁、沙尘的形成等带来了隐患。同时也不利于以煤炭为主要能源之一的内蒙古自治区的产业结构的进一步优化。

粉煤灰资源的综合利用，应该本着“因地制宜、鼓励利用、多种途径、讲求实效、重点突破、逐步推广”的方针，在国家相关优惠政策推动下广泛应用为宜。在以下方面对粉煤灰做深度开发利用，并提升其附加值：

第一、环保材料：

以大唐国际托克托发电厂丰富的高铝粉煤灰为主要原料，开发廉价高效的污水处理用、中性无机絮凝固化剂。以呼和浩特为样板，在现有生活、工业污水处理厂的处理设备无需更新的前提下，替代使用中的成本高、环境压力大的水溶性高分子絮凝产品。且污水处理后的泥土拟可做为有机肥安全回田，实现循环经济。

第二、土壤改良剂：

一定比例的炉灰渣与土壤混合，比较适合植物生长。可用于大棚种植业。10%的炉灰渣与土壤混合（15kg/m2）比较适合植物生长；也可大面积应用于市区的盆景花卉、公路绿化带培养基等场合。同时，客观上降低因雨水冲刷，绿化带中泥水蔓延路面、风干后的扬尘。

5 结束语

保护环境，利在当代、功在千秋，面对土地资源日趋减少、能源消耗极大的现实，深度开发利用粉煤灰是一举多得的有效措施，科学地、可持续实现循环经济。同时大力提高能源使用效率和发展可再生能源，促进能源结构的优化。在粉煤灰综合利用办法上，总结粉煤灰进入再利用环节以后的特点，吸收、借鉴欧美、日本等发达国家的成功经验，探索我国煤灰综合利用环节有效的污染防治制度，实现规则全覆盖、流程全监管，消除粉煤灰污染防治的真空。加之，环保部门也应积极地参与相关立法的制订，使污染防治目标在政策法规中得到同样充分的体现。

参考文献

[1]刘凯等，粉煤灰开发利用方向探讨[J].山西能源与节能，2003，30（3）：3～5.

[2]2010煤炭的真实成本-粉煤灰调查报告（R）.

[3]关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见，发改办产业（2011）310号.

[4]喻良，粉煤灰综合利用亟待加速，中国经济导报，2011年11月.