粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一,随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。对于粉煤灰治理问题,各国通常同时采取了污染治理和综合利用两种方法。在专业三级粉煤灰污染治理上,我国还缺乏更具针对性的法律规定,执法上更是存在“有法不依”的问题。在粉煤灰综合利用方面,我国同样环保法律与环境政府监管的缺位。本文为解决我国当前存在的粉煤灰污染治理和综合利用方面存在的相互脱节等问题,提出了相关政策建议。专业三级粉煤灰,也称煤灰,是人们在日常生活中对燃煤工业排放的粉煤灰的一种通俗称法。根据原煤炭部于1996年颁布的《煤炭工业粉煤灰综合利用管理办法实施细则》,“粉煤灰是指矿区燃煤电厂、煤矸石电厂、煤气站和各类锅炉房排放的烟道灰、炉底渣和溢流渣。”
普通蒸汽养护和高压蒸汽养护粉煤灰砖是我国较早发展的利用粉煤灰生产墙体材料的品种。它是将粉煤灰、炉渣(或砂子、石屑)与石灰或再加上少许二水石膏经计量、搅拌混合、消化、压制成型、普通蒸汽养护(100 ℃饱和蒸汽)或高压蒸汽养护(180~200 ℃饱和蒸汽)而成的具有一定抗压强度的砖制品。由于生产工艺成熟,并能大量利用粉煤灰、炉渣(1亿砖可利用18~20 万t粉煤灰和炉渣),抗压强度可达100~200#,能满足承重墙体的要求,因而受到人们的重视,在60年代至80年代得到较大发展,累计投资5.4亿元人民币建设了159条生产线。
粉煤灰作为现代混凝土胶结材料中不可缺少的材料之一,市场需求日益增长,导致大量以次充好的粉煤灰流入市场。随着生产工艺的改变,粉煤灰的种类日益增多,且掺和料本身性质也发生了一定的变化,对混凝土性能产生一定的影响。对于专业三级粉煤灰种类的增加和性质的变化,有关的基础研究却相对薄弱,缺乏指导性研究成果。(1)针对专业三级粉煤灰生产工艺的改变及其性质的变化,应加快研究的步伐,推出具有指导性意义的研究成果(2)针对现有粉煤灰种类的多样性,积极寻求新的检测方法,制定新的技术规范及应用标准。(3)针对粉煤灰市场的供需量,探索新的可替代材料。
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。三级粉煤灰批发供应商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。对专业三级粉煤灰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。
在蒸制粉煤灰砖发展过程中,由于国内采购不到蒸压釜以及后来为了降低投资而采用养护窑(不用蒸压釜)用普通蒸汽养护生产粉煤灰砖坯,该工艺曾一度普遍发展。由于反应温度低、水化硅酸盐产物少、结晶度不够,虽然抗压强度勉强可以满足承重墙体要求,但其干燥收缩值大,用该砖建造的建筑,建成后一段时间(一般在半年至1年内),在山墙、内承重墙及窗台下产生不同程度裂纹。最严重的发生在60、70年代的湖南株洲市粉煤灰砖混建筑的内外墙体涉及建筑物安全而拆除。因此,使整个普通蒸汽养护粉煤灰砖发展受挫,一部分企业不得不因此被迫停产。为了解决这一问题,研究决定停止发展普通蒸汽养护粉煤灰砖,改变工艺路线,在技术政策上决定大力发展高压蒸汽养护粉煤灰砖,砖的收缩大大改善,用该类砖建筑的建筑墙体及窗台下裂缝大大减少,程度大大减轻。但通过对大量建筑物调查裂缝并未从根本消除,特别是在窗台下仍生产轻微的裂缝,这说明该砖虽经蒸压,但收缩值仍未达到要求,为了比较彻底地解决粉煤灰砖墙体裂缝问题,必须通过改进配方,正确选择原材料,调整混合料级配,采用轮碾搅拌混合,加强混合料消化,提高砖坯成型压力,最好双面加压,以提高砖坯的密实度,提高蒸压养护的温度(相应饱和蒸汽压力应在10~12大气压以上),以增加水化硅酸盐产物数量和改善结晶状况,产生更多的托勃莫来石晶体,改善结晶度和晶型,使砖的抗压强度达到200 kg/cm2以上。采取上述综合措施可以进一步减少粉煤灰砖的收缩,可以比较好地解决粉煤灰墙体的裂缝问题。若采用粉煤灰、石灰与一定级配的中砂配料,经高压力压制成型和更高压力蒸汽养护也可获得较高砖强度和较低收缩值。