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摘要：粉煤灰是火力发电等企业生产过程中排放的主要固体废物，其资源化技术研究较多，但鲜有涉及技术清单报道。论文分析了粉煤灰的物质组成、微观结构和材质特性，基于资源化技术的原理、工艺制定了粉煤灰资源化技术清单。在此基础上提出了宁东煤化工基地的粉煤灰资源化利用建议。现阶段主要利用领域为技术成熟、应用性较好的建材制品和建筑工程，如生产粉煤灰水泥，粉煤灰蒸压（或蒸养）砖及粉煤灰砌块和粉煤灰砂浆及混凝土，随着技术的进一步研发和不断完善，可进行粉煤灰制陶粒、微晶玻璃珠、沸石等是粉煤灰等高值化利用。
关键词：粉煤灰；资源化；技术清单
粉煤灰是火力发电和诸多行业热能供应过程排放的主要固体废物。通常每消耗4kg煤大约产生1kg粉煤灰[1]。2009年，我国粉煤灰排放量就达到4.5×1011kg [2]。如果加上历年堆存量，其数量极为庞大。粉煤灰的粉体特性和成分决定其存在环境风险或潜在危害。如粉煤灰遇风易产生扬尘，水中长时间浸泡可导致重金属向水中扩散，甚至下渗、扩散导致土壤污染，粉煤灰渣场遇强降雨、洪涝等可造成滑坡、泥石流等次生灾害。因此，以资源化为主的粉煤灰处理处置技术一直是大宗工业固体废物领域研究的重点。
粉煤灰的资源化利用历史由来已久，围绕粉煤灰的粉体特性、材料特性及其资源化利用技术研究成果很多。在建材制品、道路施工、农业应用等多个领域粉煤灰资源化技术逐步成熟。通过物理、化学方法处理粉煤灰后进一步精细加工，可制作粉煤灰吸附剂[3]、复合混凝剂[4]、沸石合成[5]等，实现粉煤灰高值化利用。作为粉煤灰排放大国，我国粉煤灰处理已由渣场贮存向资源化利用方向发展，目前其利用率在60%左右。尽管目前国内外有关粉煤灰资源化技术研究报道很多，但鲜有涉及技术清单报道。基于此，本文开展相关研究，旨在于为相关领域决策者提供技术支持。
宁东能源化工基地是我国7个亿吨级煤炭基地之一，基地内的粉煤灰产量很高，但其综合利用率较差，在此借助粉煤灰资源化技术清单针对宁东能源化工基地的具体情况，给出其日后粉煤灰资源化利用方面的建议，提高其综合利用率，扩大其利用领域，寻求更多适宜推广应用的利用途径，使其利用空间得到更好的提升。
1 粉煤灰基本性质
我国部分电厂粉煤灰主要化学成分含量及全国平均值可知，粉煤灰中SiO2、Al2O3含量高，二者约占全量的60-80%；绝大多数电厂粉煤灰中SiO2+Al2O3+Fe2O3>70%，属于低钙粉煤灰。除上述化合物外，粉煤灰中尚含有TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3和MnO2等[6]和铬、铅、汞等多种重金属，部分粉煤灰含放射性元素镭-226、钍-232、铀-238等[7]。
从粉煤灰的微观结构来看,其中很多球形颗粒，称为玻璃微珠，玻璃微珠具有优良的材质特性，因其活性高、质量轻、强度好，常用作保温隔热材料、塑料和橡胶填料、汽车制造和航空航天等诸多领域。部分粉煤灰颗粒呈片状或棒状，多孔。粉煤灰主要是由硅、铝氧化物及硅铝酸盐混合物组成，跟粘土成分相似,这表明粉煤灰具备替代粘土使用的可能性。
从粉煤灰的矿物组成来看[11]，粉煤灰中以莫来石、石英、磁铁矿、赤铁矿和玻璃体为主，粉煤灰矿物组成对其制品品质有很大影响，决定其资源化应用途径及其使用量。
2 粉煤灰资源化利用技术清单
所谓的技术清单，就是将现有的技术进行总结整理、分类，并分别列出各资源化技术的工艺和原理，标出其在应用过程中的情况及技术应用的优势和不足，并且对各项技术在成熟度、先进性和应用性三方面做出评估，便于技术的合理利用。我国粉煤灰资源化应用主要在建材、道路施工、建筑工程、农业应用等领域。除传统的道路路基、回填矿坑外，现有比较成熟的技术包括粉煤灰制砖、生产砌块以及作为水泥掺料或水泥原料使用。我国粉煤灰资源化应用途径和份额，其中以建材制品份额最大，其次是道路施工、农业应用、填充材料，用于建筑工程（主要是混凝土）和高值利用的较少 。
粉煤灰资源化技术在很多领域都得到一定的应用，应用途径因地域、投资、技术水平而异。其中在建材制品、建筑工程领域技术比较成熟，应用潜力大，而高值化利用方面尽管技术先进，但欠成熟、应用性差。这2个方向代表着今后粉煤灰资源化利用发展的趋势，前者粉煤灰利用量大，后者附加值高。预计粉煤灰资源化领域短期内仍以建材制品和建筑工程为主，但随着高值化利用技术研究的深入，该技术将逐步成熟。
粉煤灰农用技术早有应用，利用其结构疏松、多孔特点改良土壤，增加土壤的通气透水性能。粉煤灰掺加氮磷钾肥后又可补充作物养分，有效改善土壤理化性质，在宁夏、内蒙等地均有使用。利用粉煤灰处理废水、废气技术虽早有研发，但若不进一步改善其性质，从粉煤灰的材质来看，其处理效果有限。
3 宁夏宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用建议
宁夏宁东能源化工基地是我国7个亿吨级煤炭基地之一。根据2007年宁夏宁东能源煤化工基地（银川市）工业污染源普查技术报告数据，基地内8家火电企业粉煤灰产生量占其总量的99.7%。2007年粉煤灰产生量为3.56×109kg，综合利用量1.29×109kg，综合利用率为36.36%。粉煤灰的利用方式以建材为主、约占总利用量的68.53%，填埋处理量占23.58%，粉煤灰水泥、铺路、农肥或土壤改良剂等处理量不足10%。尽管近年来宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用量、利用途径等有了一定的进步，但是仍有很大的资源化利用空间。在充分考虑宁东能源化工基地的自然条件、气候、社会经济状况、产业发展现状基础上，提出宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用建议如下：
（1）粉煤灰水泥：宁东能源化工基地正处于发展建设期，基础设施建设、厂房等土工建设要使用大量粉煤灰。普通硅酸盐水泥中粉煤灰掺量比例为6-15%，粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰掺量比例20-40%，可根据土工建筑要求选择合理应用比例。建议大力发展，该技术处理量占20-30%。
（2）粉煤灰蒸压（或蒸养）砖：蒸压砖（或蒸养）中粉煤灰使用量约占65-75%，同时可使用电厂脱硫石膏、煤化工废渣作为骨架颗粒和细集料，制备的粉煤灰蒸压（或蒸养）砖在满足建筑需求的同时实现资源综合利用。建議大力发展，该技术处理量占20-30%。
（3）粉煤灰砌块：用于非承重小型空心砌块，粉煤灰用量约占30-50%，用于承重小型空心砌块，粉煤灰用量约占25-30%。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（4）粉煤灰砂浆或泵送混凝土：粉煤灰掺量比例一般为10-30%。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（5）道路路基：低成本技术，在原有基础上加大应用力度。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（6）粉煤灰高值化利用：粉煤灰制陶粒、微晶玻璃珠、沸石等是粉煤灰高值化利用长期发展方向。建议加大技术研发投入，力争在“十二五”处理量达到10-20%规模。
参考文献
[1] 杨爱伦等.煤炭的真实成本—2010中国粉煤灰调查报告[M].绿色和平,2010.
[2] 卢国懿,薛峰,赵江涛.对我国粉煤灰利用现状的思考[J].中国矿业，2011（20）：193-195.
[3] M. Ahmaruzzaman . A review on the utilization of fly ash[J].Progress in Energy and
Combustion Science, 2010(36) :327-363.
[4] Maohong Fan, Robert C. Brown, Thomas D. Wheelock, Adrienne T. Cooper, Masakatsu Nomura, Yahui Zhuang . Production of a complex coagulant from fly ash[J].Chemical Engineering Journal, 2005(106): 269-277.
[5] K.S. Hui, C.Y.H. Chao . Pure,single phase,high crystalline,chamfered-edge zeolite 4A synthesized from coal fly ash for use as a builder in detergents[J].Journal of Hazardous Materials, 2006(137):401-409.
[6] 李青,潘焰平,宋淑娜.火力发电厂节能减排手册[M].中国电力出版社，2010,(1):679-681.
关键词：粉煤灰；资源化；技术清单
粉煤灰是火力发电和诸多行业热能供应过程排放的主要固体废物。通常每消耗4kg煤大约产生1kg粉煤灰[1]。2009年，我国粉煤灰排放量就达到4.5×1011kg [2]。如果加上历年堆存量，其数量极为庞大。粉煤灰的粉体特性和成分决定其存在环境风险或潜在危害。如粉煤灰遇风易产生扬尘，水中长时间浸泡可导致重金属向水中扩散，甚至下渗、扩散导致土壤污染，粉煤灰渣场遇强降雨、洪涝等可造成滑坡、泥石流等次生灾害。因此，以资源化为主的粉煤灰处理处置技术一直是大宗工业固体废物领域研究的重点。
粉煤灰的资源化利用历史由来已久，围绕粉煤灰的粉体特性、材料特性及其资源化利用技术研究成果很多。在建材制品、道路施工、农业应用等多个领域粉煤灰资源化技术逐步成熟。通过物理、化学方法处理粉煤灰后进一步精细加工，可制作粉煤灰吸附剂[3]、复合混凝剂[4]、沸石合成[5]等，实现粉煤灰高值化利用。作为粉煤灰排放大国，我国粉煤灰处理已由渣场贮存向资源化利用方向发展，目前其利用率在60%左右。尽管目前国内外有关粉煤灰资源化技术研究报道很多，但鲜有涉及技术清单报道。基于此，本文开展相关研究，旨在于为相关领域决策者提供技术支持。
宁东能源化工基地是我国7个亿吨级煤炭基地之一，基地内的粉煤灰产量很高，但其综合利用率较差，在此借助粉煤灰资源化技术清单针对宁东能源化工基地的具体情况，给出其日后粉煤灰资源化利用方面的建议，提高其综合利用率，扩大其利用领域，寻求更多适宜推广应用的利用途径，使其利用空间得到更好的提升。
1 粉煤灰基本性质
我国部分电厂粉煤灰主要化学成分含量及全国平均值可知，粉煤灰中SiO2、Al2O3含量高，二者约占全量的60-80%；绝大多数电厂粉煤灰中SiO2+Al2O3+Fe2O3>70%，属于低钙粉煤灰。除上述化合物外，粉煤灰中尚含有TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3和MnO2等[6]和铬、铅、汞等多种重金属，部分粉煤灰含放射性元素镭-226、钍-232、铀-238等[7]。
从粉煤灰的微观结构来看,其中很多球形颗粒，称为玻璃微珠，玻璃微珠具有优良的材质特性，因其活性高、质量轻、强度好，常用作保温隔热材料、塑料和橡胶填料、汽车制造和航空航天等诸多领域。部分粉煤灰颗粒呈片状或棒状，多孔。粉煤灰主要是由硅、铝氧化物及硅铝酸盐混合物组成，跟粘土成分相似,这表明粉煤灰具备替代粘土使用的可能性。
从粉煤灰的矿物组成来看[11]，粉煤灰中以莫来石、石英、磁铁矿、赤铁矿和玻璃体为主，粉煤灰矿物组成对其制品品质有很大影响，决定其资源化应用途径及其使用量。
2 粉煤灰资源化利用技术清单
所谓的技术清单，就是将现有的技术进行总结整理、分类，并分别列出各资源化技术的工艺和原理，标出其在应用过程中的情况及技术应用的优势和不足，并且对各项技术在成熟度、先进性和应用性三方面做出评估，便于技术的合理利用。我国粉煤灰资源化应用主要在建材、道路施工、建筑工程、农业应用等领域。除传统的道路路基、回填矿坑外，现有比较成熟的技术包括粉煤灰制砖、生产砌块以及作为水泥掺料或水泥原料使用。我国粉煤灰资源化应用途径和份额，其中以建材制品份额最大，其次是道路施工、农业应用、填充材料，用于建筑工程（主要是混凝土）和高值利用的较少 。
粉煤灰资源化技术在很多领域都得到一定的应用，应用途径因地域、投资、技术水平而异。其中在建材制品、建筑工程领域技术比较成熟，应用潜力大，而高值化利用方面尽管技术先进，但欠成熟、应用性差。这2个方向代表着今后粉煤灰资源化利用发展的趋势，前者粉煤灰利用量大，后者附加值高。预计粉煤灰资源化领域短期内仍以建材制品和建筑工程为主，但随着高值化利用技术研究的深入，该技术将逐步成熟。
粉煤灰农用技术早有应用，利用其结构疏松、多孔特点改良土壤，增加土壤的通气透水性能。粉煤灰掺加氮磷钾肥后又可补充作物养分，有效改善土壤理化性质，在宁夏、内蒙等地均有使用。利用粉煤灰处理废水、废气技术虽早有研发，但若不进一步改善其性质，从粉煤灰的材质来看，其处理效果有限。
3 宁夏宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用建议
宁夏宁东能源化工基地是我国7个亿吨级煤炭基地之一。根据2007年宁夏宁东能源煤化工基地（银川市）工业污染源普查技术报告数据，基地内8家火电企业粉煤灰产生量占其总量的99.7%。2007年粉煤灰产生量为3.56×109kg，综合利用量1.29×109kg，综合利用率为36.36%。粉煤灰的利用方式以建材为主、约占总利用量的68.53%，填埋处理量占23.58%，粉煤灰水泥、铺路、农肥或土壤改良剂等处理量不足10%。尽管近年来宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用量、利用途径等有了一定的进步，但是仍有很大的资源化利用空间。在充分考虑宁东能源化工基地的自然条件、气候、社会经济状况、产业发展现状基础上，提出宁东能源化工基地粉煤灰资源化利用建议如下：
（1）粉煤灰水泥：宁东能源化工基地正处于发展建设期，基础设施建设、厂房等土工建设要使用大量粉煤灰。普通硅酸盐水泥中粉煤灰掺量比例为6-15%，粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰掺量比例20-40%，可根据土工建筑要求选择合理应用比例。建议大力发展，该技术处理量占20-30%。
（2）粉煤灰蒸压（或蒸养）砖：蒸压砖（或蒸养）中粉煤灰使用量约占65-75%，同时可使用电厂脱硫石膏、煤化工废渣作为骨架颗粒和细集料，制备的粉煤灰蒸压（或蒸养）砖在满足建筑需求的同时实现资源综合利用。建議大力发展，该技术处理量占20-30%。
（3）粉煤灰砌块：用于非承重小型空心砌块，粉煤灰用量约占30-50%，用于承重小型空心砌块，粉煤灰用量约占25-30%。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（4）粉煤灰砂浆或泵送混凝土：粉煤灰掺量比例一般为10-30%。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（5）道路路基：低成本技术，在原有基础上加大应用力度。建议适度发展，该技术处理量占10-20%。
（6）粉煤灰高值化利用：粉煤灰制陶粒、微晶玻璃珠、沸石等是粉煤灰高值化利用长期发展方向。建议加大技术研发投入，力争在“十二五”处理量达到10-20%规模。
参考文献
[1] 杨爱伦等.煤炭的真实成本—2010中国粉煤灰调查报告[M].绿色和平,2010.
[2] 卢国懿,薛峰,赵江涛.对我国粉煤灰利用现状的思考[J].中国矿业，2011（20）：193-195.
[3] M. Ahmaruzzaman . A review on the utilization of fly ash[J].Progress in Energy and
Combustion Science, 2010(36) :327-363.
[4] Maohong Fan, Robert C. Brown, Thomas D. Wheelock, Adrienne T. Cooper, Masakatsu Nomura, Yahui Zhuang . Production of a complex coagulant from fly ash[J].Chemical Engineering Journal, 2005(106): 269-277.
[5] K.S. Hui, C.Y.H. Chao . Pure,single phase,high crystalline,chamfered-edge zeolite 4A synthesized from coal fly ash for use as a builder in detergents[J].Journal of Hazardous Materials, 2006(137):401-409.
[6] 李青,潘焰平,宋淑娜.火力发电厂节能减排手册[M].中国电力出版社，2010,(1):679-681.