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。找电厂粉煤灰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。
总体而言,我国粉煤灰立法有如下几个明显的特点:一,就污染治理而言,粉煤灰被作为一般固体废物加以管理,适用现行的环境保护法律规定,尤其是《固体废物污染环境防治法》的规定,由环保部门负责执法。虽然在法律、行政法规、规章层面,都没有专门的粉煤灰防治法律规定,但现行环保法律相对比较健全,对于找电厂粉煤灰治理的措施与美国、欧盟、英国等发达国家的做法基本相同。实践中粉煤灰污染严重,一方面是因为缺乏更具针对性的法律规定,简单按照固体废物进行管理,更主要的方面则是因为“有法不依”造成的,因此主要属于执法范畴的问题。二,就综合利用而言,自上世纪九十年代以来甚至更早,就一直有专门的行政法规、部门规章或者规范性文件,鼓励找电厂粉煤灰的综合利用,原先由国家经贸委等经济主管部门负责这项工作,目前主要由国家发改委负责。虽然综合利用的终极目的是为了保护环境,实现可持续发展,但是在这些专门规定中,几乎没有专门的环境治理规定,全部的规定都是为了促进资源的利用。 同时,粉煤灰进入利用环节以后,其存在形态从固体废物变为各种产品或者制成品(混凝土、粉煤灰砖、路基、大坝等),无法继续适用环保法律以固体废物来加以治理,导致粉煤灰利用环节环保法律与环境政府监管的缺位。
在粉磨水泥时,为改善水泥工作性能、调节水泥强度等级、增加水泥产量等而掺入的人工或天然的矿物材料,称为水泥混合材。目前,水泥企业所用的混合材主要是工业废渣。按其性能不同,通常分为活性和非活性混合材两大类,其中前者用量较大。物理激活也称机械激活,对找电厂粉煤灰、矿渣、煤矸石等具有很好的处理效果。超细粉磨可以使粉煤灰颗粒粒径变小,比表面积增加,有效填充于水泥硬化浆体的孔隙,起到密实增强的作用。同时,超细颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷,表面自由能增加,活性提高。在水泥水化过程中超细粉煤灰会与水泥初期水化生成的氢氧化钙发生二次水化反应,不但有助于提高水泥后期强度,而且降低体系碱度,改善耐久性。电厂粉煤灰价格超细粉粒径比水泥粒径小很多,其密实填充效应将水泥空隙中的水置换出来,抵消了比表面积高而增加的湿润水部分,所以掺加超细粉会不提高而是减少水泥需水量。另超细粉颜色较深能改善水泥颜色,增强水泥和减水剂的适应性。
2000 年山西省火电装机容量为1 290 万kW,至2013 年增长了3 倍,达到5 202 万kw。全省发电量由2000 年的620 亿kw 增长到2013 年的2527 亿kw 粉煤灰也由2000 年的805 万吨增长到2013 年的4799 万吨(约占全国找电厂粉煤灰总产生量的8.4 %)。由于燃煤品质下降以及低热值煤发电项目的逐步实施,燃料发热量低,灰分普遍提高,找电厂粉煤灰产生量年增长速度较发电量增长速度快。
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。