山西省在发展煤电行业的同时,也通过加快技术创新, 积极努力地推进粉煤灰综合利用产业的发展,使得找粉煤灰生产综合利用率稳步增长,利用领域逐渐拓宽,技术水平不断提升。近年来山西省找粉煤灰生产利用量呈持续上升趋势,从2000 年的145 万t 增加到2013年的2 687 万t, 综合利用率从18 %增加到56%,但仍低于全国68 %的平均水平12 个百分点。此外, 由于全省缺乏具有较强市场竞争力的跨区域大集团,企业资源整合能力差,无法对全省的粉煤灰资源进行合理调配。加之受地域资源、经济发展水平和城市建设规模等因素的影响, 全省各地市粉煤灰综合利用情况差异较大。
烧结粉煤灰陶粒是一种性能很好的轻骨料,它可用于桥梁、建筑承重构件、框架结构用混凝土等,在有条件的地方应大力发展,这项技术和产品在国内外都已成熟。我国天津硅酸盐制品厂的烧结粉煤灰陶粒,英国与荷兰的“莱泰克”烧结粉煤灰陶粒皆属此类。因“莱泰克”技术对所用粉煤灰性能要求比较高,其粉煤灰中小于45 μ的颗粒含量要求高于55 %,此时在造粒成球过程中不需加入任何粘结剂,如粘土。只是在粉煤灰中含碳不足时,添加不超过5 %的煤粉。我国的粉煤灰极少能满足这些要求,若经过分选也有可能满足。一般在生产时需加入一定数量的粘土(或膨润土)做粘结剂。但增加一种原料,就要增加一个系统,并相应增加投资。目前在工艺上用烧结机焙烧比较成功。因为通过成球盘成型的粉煤灰颗粒,静置于烧结机上,在整个过程中成型的颗粒不滚动随烧结机履带移动而经过预热烧成、冷却最终烧成有相当强度的轻骨料。现在用回转窑烧成的不多,因回转窑烧成其料粒要在转动的窑体内滚动,如料粒没有足够的粘结强度,在滚动中将破碎并产生大量粉尘。不过国内一些研究者,正在探索用回转窑烧制粉煤灰陶粒的工艺。
首先,粉煤灰“填充效应”可以改善水泥与粉煤灰组成的二元胶凝材料体系的颗粒级配,降低降凝材料的空隙率,进而使填充在水泥颗粒间的“填充水”释放出来,改善混凝土的工作性。其次,粉煤灰中含有大量的球形玻璃体,在混凝土中起到“滚珠、轴承”润滑效应,减少颗粒间的摩擦力,进而改善混凝土的工作性。再次,粉煤灰的活性大大低于水泥活性,可以降低混凝土坍落度损失。此外,粉煤灰对外加剂的吸附仅仅存在表面的物理吸附,优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥,混凝土中使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量,混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后,粉煤灰的密度小于水泥,等量取代水泥后,混凝土中的浆体量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗离析能力,减水泌水,从而改善了混凝土的工作性能,使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性,便于混凝土的施工。 实践应用过程中发现,质量优良的粉煤灰具有一定的减水作用,当掺量50%时,需水量减小幅度很小。粉煤灰有无减水性以及减水性的大小与其质量有很大的关系,因此应通过试验确定,不宜盲目偏信。
利用粉煤灰生产烧结砖是将粉煤灰掺入粘土、页岩中或在粉煤灰中掺加粘结材料共同混合挤出成型。粉煤灰能掺入的数量取决于粉煤灰的品质,尤其是它的细度,粘土或页岩的塑性。粉煤灰细度越细,粘土、页岩的塑性越高,粉煤灰掺加量可越高。在现实生活中人们常常追求用100 %的粉煤灰生产烧结砖,这是一种理想,一种良好的愿望,可以理解。找粉煤灰生产但在目前的技术水平和条件下还做不到。目前掺加到30 %已没有问题,能掺加到50 %就非常理想。要掺到70 %~80 %,需经相当艰巨的努力和采取更多的技术措施,即使如此,也是相当困难的。但在过去的宣传中,宣传研制成功全粉煤灰烧结砖,这种提法存在着一定的模糊和某种程度的误导,①从目前水平看在技术上还不可能;②把掺加其中的粘结材料部分(约15 %~20 %)钠基膨润土没有计入其内,这是值得注意的,应该实事求是在宣传上不 该哗众取宠。
提及对粉煤灰的综合利用,大家往往容易想到粉煤灰可以用来生产加气混凝土、建筑砌块、微晶玻璃,还可用作水泥生产原料,用于生产各种装饰板材、地聚物等。还可以通过采用湿法冶金的方法由粉煤灰生产氧化铝、分子筛等。粉煤灰生产价格对粉煤灰的综合利用为国家产业政策所鼓励,近几年发展迅速。尤其是将粉煤灰用于建材领域及用于生产氧化铝,更是受到各界重视。对找粉煤灰生产的综合利用有利于消除由粉煤灰的积存对环境造成的污染,并能够创造一定的经济效益。但据笔者调研的情况看,粉煤灰用于建材领域虽属大宗量利用途径,但利用过程所创造的经济价值不高,从粉煤灰所含的硅、铝、铁等有价元素看,其实质上是对所述有价资源的低层次利用。由粉煤灰生产氧化铝是一条较好的利用途径,但单纯的提纯氧化铝而对其他有价元素弃之不用,则不仅不能创造应有的经济效益,而且还会因废水和废渣的产生而对环境造成更为严重的污染,对此,已为近几年来一些单位所进行的工业化实践所证明。总之,对粉煤灰的综合利用符合国家产业政策,既是环境保护的需要,也是经济发展的需要。