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试探讨粉煤灰在环保工业上的应用前景(粉煤灰资源化途径)

试探讨粉煤灰在环保工业上的应用前景(粉煤灰资源化途径) 粉煤灰资源化开发利用技术的研究进展

中国是以煤炭为主要能源的国家,2017 年中国煤炭 产 量 和 消 耗 量 分 别 占 全 球 的 47. 7% 和50. 0%[1]; 其中,76% 煤炭用于火力发电,粉煤灰总堆存量已超过 10 亿 t,而且还在以每年 0. 8 亿 ~ 1亿 t 的速度增加中国越来越重视粉煤灰的综合利用,粉煤灰的利用领域不断扩大。为规范和引导粉煤灰综合利用,促进其健康发展,国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部等10部门修订颁布了《粉煤灰综合利用管理办法》,自2013年3月1日起施行。原《管理办法》实施以来,在国家产业政策的引导和相关优惠政策、科技创新资金的支持下,极大地推动了我国粉煤灰综合利用的发展。& ldquo十一五规划& rdquo在此期间,《管理办法》更加强调粉煤灰的高附加值、高掺量利用,并纳入了高铝粉煤灰制氧化铝技术& ldquo国家& lsquo十一五规划& rsquo科技支撑计划& rdquo;& ldquo十二五规划& rdquo在此期间,《管理办法》再次修订,明确提出了粉煤灰利用的技术重点;新建、扩建燃煤电厂项目必须包括粉煤灰综合利用方案,限制新建电厂粉煤灰综合利用能力;此外,新管理办法明确提出支持发展高铝粉煤灰提取氧化铝及相关产品;支持发展技术成熟、粉煤灰掺量大的新型墙体材料;鼓励使用粉煤灰作为水泥混合材和替代生料配料中的粘土,鼓励使用粉煤灰作为商品混凝土混合材。; 预计到 2022 年我国粉煤灰的累积堆积量将达 30 亿 t[3 - 4]。粉煤灰长期自然堆积不仅占用大量耕地,还会造成严重的环境污染; 而且粉煤灰的有害微量元素可通过雨水淋洗发生内部扩散和表面迁移,对周围水体、土壤环境造成严重威胁;粉煤灰扬尘更是大气污染物的重要来源。

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目前,粉煤灰在混凝土和砂浆外加剂、粉煤灰砖、墙板、陶粒、路基材料等领域已有成熟的技术应用。随着对国外先进的粉煤灰开发利用技术的引进、消化、吸收和自主创新,我国在建材生产领域达到了国际先进水平。高铝粉煤灰中氧化铝的含量是普通粉煤灰的近一倍,接近传统铝土矿的含量(一般为55% ~ 65%),是非常重要的非传统铝资源(1)粉煤灰产业间协同发展,如火电厂直接深度分离工艺,高效分离空核微珠、铁磁珠和未燃炭,用于后续制备高附加值产品。。目前,高铝粉煤灰提取氧化铝产业化示范工程取得积极进展;在高附加值利用方面,我国粉煤灰提取矿物质等高附加值利用率较低,不到5%;在大掺量利用上,我国粉煤灰的利用率达到70%;与欧美国家的生活灰综合利用率相比还有差距:如荷兰生活灰综合利用率达到100%,意大利达到92%,丹麦达到90%,比利时达到73%,美国接近70%[1]。本文将全面论述国内外粉煤灰资源化利用的现状和技术发展的最新进展,探讨粉煤灰资源化利用的前景和存在的问题,为我国精细化工领域粉煤灰高附加值资源化集成技术的开发和应用提供重要的理论支持和技术指导。

目前粉煤灰的工业应用主要体现在高掺量的应用上。虽然关于粉煤灰高附加值产品开发的研究报道很多,但大多处于实验室研究阶段,只有少数实现了工业化应用。普遍存在粉煤灰资源利用率低、粉煤灰资源综合开发利用体系不完善的问题。因此,今后粉煤灰的综合开发利用应注意以下几点:

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(2)粉煤灰提取氧化铝,深度分离粉煤灰提取铝:一般有酸法和碱法两种工艺。酸法具有减量化、资源化和零排放的特点,但对设备材料要求较高。碱法工艺成熟简单,但具有排渣量大、消化困难的特点,限制了其推广应用。

(3)从循环经济发展的角度看,酸法提取粉煤灰中有价元素更具推广应用前景;这就要求我们深入研究粉煤灰中元素的存在形式,粉煤灰中有价元素的溶出规律,掌握元素的走向,进而开发适合酸法系统的有价元素提取技术,提高粉煤灰的高附加值利用效率。

(4)针对酸法体系下粉煤灰提取有价元素尾渣的成分、存在形式和特点;我们可以开发筛子、晶体硅等高附加值产品;在制备过程中,可以有效分离重金属,完成重金属的回收利用;在低附加值产品方面,可以直接加工成橡胶填料和塑料填料;铝硅酸盐玻璃和地质聚合物制品的制备。总体来看,粉煤灰资源整合技术的开发与应用将是未来研究的重点,符合循环经济发展理念,符合国家倡导的可持续发展理念,符合粉煤灰资源精细化、高端化、高附加值应用的市场需求。

 
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