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(约占全国找一级粉煤灰总产生量的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,找一级粉煤灰产生量年增长速度较发电量增长速度快。
物理激活也称机械激活,对粉煤灰、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找一级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。一级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。
优质的粉煤灰掺入混凝土可明显地改善混凝土的和易性,当粉煤灰掺量大于胶材总量的5%~10%时,效果极为明显。现今在混凝土实际生产中,粉煤灰掺量往往达到20%,有的甚至高达30%,但混凝土的和易性却不尽人意。抽取原材料进行检测时,发现找一级粉煤灰的检测结果经常不满足标准要求或者与验收时的结果相差甚远。现以某公司所用Ⅱ级粉煤灰进场及抽样常规检测结果进行对比,出现这种情况的最大原因就是粉煤灰供货厂家为谋求利益而以次充好,甚至掺假。找一级粉煤灰进场验收时,检测结果符合要求的原因主要是检测的样品是供货厂家提前准备好的合格样品或是在易取样部位装入合格粉煤灰。有些公司由于人员配备或节省成本等原因不能做到车检或抽检,就导致许多劣质粉煤灰被用于混凝土生产中。结果不仅没有起到应有的作用,反而给混凝土的质量埋下了隐患。
混凝土中混入油性物质会影响混凝土中的胶骨粘结,界面作用力减弱,最终影响混凝土的强度及耐久性。根据混凝土浇筑后的跟踪观察,我们发现掺入此种粉煤灰的混凝土会出现一定程度上的色差,强度方面没有明显变化。虽然此种找一级粉煤灰并未引起工程质量事故,其最终对混凝土强度及耐久性的影响有多大也无法确定,但我们仍需谨慎对待。找一级粉煤灰在日常工作中,检测烧失量比较费时,用于车检不太现实。如果发现颜色较深的粉煤灰,我们可以采用一个简便方法进行判别:取一定量粉煤灰样品置于烧杯中,然后加入水搅拌,含油粉煤灰在搅拌后表面会出现一层黑色油状物,颜色分层明显。如果发现其为含油粉煤灰,各混凝土公司应根据工程要求、仓储、供应及公司要求等实际情况决定其去留。
将粉煤灰作为原材料生产烧结砖是综合利用粉煤灰最佳途径之一,我国每年生产和使用烧结砖6000多亿块,如每块砖能利用0.5 kg粉煤灰,每年可利用3.5亿多t粉煤灰,由此看出发展烧结粉煤灰砖蕴藏着对粉煤灰利用的巨大潜力。当然,目前不是每一个地方、每一个找一级粉煤灰砖厂都能就地就近获得粉煤灰可就地利用,但就我国电厂分布来看,很多电厂周围都分布着相当多的砖厂。另外,为了利用粉煤灰还可在电厂附近或电厂内有计划地建设一批烧结粉煤灰砖厂。经过精心有力地组织和推动,如能有5 %~10 %的烧结砖掺用粉煤灰生产,每年也可利用1750~3500 万t粉煤灰,这是一个相当可观的数量,作为第一步这一目标是非常了不起的,对国家是一大贡献。在制砖工业中利用粉煤灰不仅可以节省一部分粘土质矿物及耕地,又可减少粉煤灰排放堆存占地,改善和保护环境,还可充分利用存在于粉煤灰中未燃尽的固定炭,减少烧砖用煤,大大节约能源,这是其他利用途径所不能及的。而且在烧结砖中加入一定量粉煤灰后,每块砖的重量可减轻0.5 kg,从而进一步减轻建筑物自重,可实现一举多得之效,应大力提倡,积极发展。
为加强对粉煤灰再利用环节的污染治理,当前亟需尽快制定粉煤灰相关产品的环境安全检测强制性标准,为环保部门执法和再利用企业的再利用活动提供明确的指引。粉煤灰的污染防治工作不仅包括其排放前的预防工作和排放后的治理工作,还应当包括对其相关产品的环境安全检测工作。我国现行立法中尚未制定专门标准对粉煤灰相关产品中的各种有毒微量元素和放射性元素的含量进行检测,需要说明的是,这种标准并不是粉煤灰相关产品的质量标准,而是将粉煤灰相关产品放在各种可能导致其中的有毒微量元素和放射性元素释放的条件下,对粉煤灰相关产品进行试验,看其是否会对粉煤灰相关产品的环境安全性进行检测的标准。粉煤灰相关产品只有在达到环境安全检测标准中的各项要求时,才能将其投放到市场中,并进行动态跟踪监管。环境安全检测标准的制定,不仅有利于推动粉煤灰综合利用技术的研究,更有利于减少粉煤灰二次污染的可能性。