我国粉煤灰综合利用现状存在问题及对策

1、我国粉煤灰综合利用现状存在问题及对策河南省粉煤灰综合开发利用中心王璐尹延辉王斌摘要:本文从我国粉煤灰的排放占地出发,详细地阐述了目前我国的粉煤灰综合利用途径,并指出了存在的问题和不足。同时,针对存在的问题提出了切实可行的对策,旨的加快推进我国粉煤灰综合利用的产业化进程。一、我国粉煤灰综合利用研发现状我国是煤炭资源丰富的国家,是世界最大的煤炭生产国和煤炭消费国。以煤为燃料的火力发电发展迅速,发电量达1.3亿千瓦小时,其中火力发电占79.6%,由此而产生的粉煤灰排放量逐年增加,至2002年底,全国粉煤灰排放量1.6亿吨,粉煤灰的堆存量达8亿多吨,占地20多万亩,粉煤灰的处置受到整个社会的关注。因此

2、,自从1978年国家把它确立为资源综合利用突破口以来,如何对粉煤灰资源进行合理有效的利用,成为我国经济和社会发展的一项长远战略方针。粉煤灰是火山灰质材料,它具有潜在活性高,矿物体化学稳定性好,颗粒细,有害物质少,可以改善混凝土或砂浆物理性能等优点。综合利用粉煤灰能够改善生态环境、变废为宝、节约能源,具有显著的社会效益、环境效益、经济效益,是一项利国、利民、利企业的工作,符合保护土地,合理开发自然资源的基本国策。目前,国内粉煤灰综合利用已走上快速发展的轨道,利用领域已扩展到冶金、建材、交通、化工、矿山、水利、农业等10多个行业,综合利用技术形成高、中、低三个层次,正在实现"以储为主&q

3、uot;向"以用为主"的方式过渡,以大用灰量项目的推广应用和高新技术开发应用相结合逐步实现工程化、产业化发展格局,部分主要的综合利用途径如下:1、粉煤灰、石灰稳定粒料路面基层技术粉煤灰、石灰稳定粒料路面基层技术也称二灰稳定路面基层技术,它是以粉煤灰、石灰、粘土、水泥、煤矸石等为原料的路面修筑新技术,它的特点是路面基层强度高、板体性好、水稳性好、抗冻性强、施工方便,且造价低廉,与泥灰结碎石基层相比,每公里造价按9500平方米/30厘米厚度计算,可节省投资5万余元。以路面的使用寿命计算,二灰稳定路面基层技术的路面结构寿命达15年,而泥灰结碎石只能用56年。每千平方米矸石基层较碎

4、石基层节约工程费用5300元,每公里(按9500平方米计可节省投资5万余元,每公里用灰量可达1千吨,是经济、环境、社会效益显著的大用灰量项目。2、GRC轻质多孔墙板技术GRC轻质多孔墙板是以粉煤灰、低碱水泥、膨胀珍珠和抗碱玻璃纤维为主要原料,加入一定比例的外加剂,采用当今先进的叠模生产工艺,经过搅拌、振动、浇注、抽芯、养护、脱模等工序制作而成。它具有重量轻、强度高、防潮保湿、隔热、隔音、阻燃等特点,广泛用于高层、超高层建筑的分室、分户及厨房、卫生间等非承重部位。该产品粉煤灰利用量达50%以上,是目前建筑业广泛使用的墙材新产品。该技术成熟度高,一套机组可生产GRC墙板15万平方米,总投资在20万

5、元左右(不含土地、水、电投资和流动资金,投资回收期不到一年,经济效益十分可观。3、粉煤灰高强度装饰砖、装饰砌块粉煤灰装饰砖、装饰砌块是一种新型墙面、路面和墙体用材料,可用各种材料制成,包括水泥、砂子、石子或树脂、石粉等等。其中以水泥、粉煤灰为主料制成的产品性能最好,它成本低,强度高、原料来源广、发展前途大、装饰美观,可制成仿天然材料装饰砖、现代风格图案装饰砖和点缀装饰砖等。广泛用于内外墙面装饰、内外墙承重型和非承重型墙体装饰、城市甬道、人行道路美化。该项目投资少、见效快、生产中只需普通混凝土搅拌机和特种模具。其中特种模具可自行制作,一次制模可使用数年。4、粉煤灰在混凝土中的应用粉煤灰作为一种优

6、质的活性掺和料,以其碳化性、胶凝性、体积稳定性、耐久性良好的特点,已被广泛地应用于各种混凝土工程中,粉煤灰的合理掺入不仅可以显著改善混凝土的强度、耐久性及工作性能,而且由于水泥用量的减少,对降低工程造价,节约能源等都具有可观的效果,仅此一项节约就可以使混凝土的单方造价降低约3%左右。大量试验证明:粉煤灰混凝土需要在较低的水灰比和适宜的掺量条件下,才能体现其良好的性能。粉煤灰取代20%35%的水泥,采用适宜的超量系数,水胶比在0.30.4时,可以制备具有优良耐久性的高性能混凝土。在混凝土中掺加大量粉煤灰可以带来如下环境效益:能节省15%40%的水泥,从而减少大量能源消耗和温室气体CO2。可节约用

7、砂15%20%。合理地利用粉煤灰对于保证能源工业的可持续发展,节能降耗,实现工业的可持续发展都具有非常重要的作用。5、粉煤灰、煤矸石烧结砖该项目利用粉煤灰、煤矸石的总量在90%左右,不仅利用量大,而且是我国墙体改革的重要推广项目,在我国已建以双鸭山为基础的多个生产基地,也是电厂实行"三同时"政策的首选项目,具有极为可观的推广应用前景。6、粉煤灰水泥采用"两高三分超细法"新工艺生产早强型粉煤灰硅酸盐水泥技术是现今工艺最合理,技术最成熟的粉煤灰水泥生产技术。它的特点是:(1成功地解决了粉煤灰早期强度低,凝结时间长的问题。(2采用两点掺入三分法利用,粉煤灰利用

8、量大掺量高达40%,效益显著。(3使熟料高强,快凝,从技术上来说是一个突破。(4解决了代塑性生料同样烧出优质熟料的重大问题。(5采用干法排灰,粉煤灰分制堆放均化和使用高细粉磨是"两高三分超细法"的重大技术措施。采用"两高三分超细法"新工艺生产早强粉煤灰硅酸盐水泥,吨水泥利用灰渣40%50%(用作混合材3035%,代替粘土料10%左右,若建一条20万吨/年生产线,年可创产值4000多万元,利税500多万元,利用粉煤灰12万吨。经济效益、社会效益和环境效益都十分可观。7、粉煤灰硅铝铁合金冶炼技术该技术是在高温下用碳将粉煤灰中的SO2、AL2O3、Fe2O3等

9、氧化物的氧脱出,并除去杂质制成硅、铝、铁三元合金或硅、铝、铁、钡四元合金,作为热法炼镁的还原剂和炼钢的脱氧剂。此技术粉煤灰利用率高、成材低、市场大,可显著提高金属镁的纯度和钢的质量。主要原料为粉煤灰、焦炭,其次为高铝矾土和黑毛土。主要生产设备为三相自焙电极,1800KVA矿热炉和压球机等。如果按年生产5000吨的产量,吨销售价的成本,综合成本分别以7000元/吨,3000元/吨计算,年获产值3500万元,利税2000万元,利用粉煤灰1.2万吨,投资回收期为一年,投资利润率为167%,具有显著的社会经济效益。该项目对于提高冶金行业的技术进步,具有广阔的发展前景。8、粉煤灰磁化肥粉煤灰的组成中有7

10、0%90%为无定型的铁铝硅酸盐,其余为石英、赤铁矿、磁铁矿及1%2%未被燃烧的碳。它几乎含有自然界所有化学元素,其中铝、铁、钙、钾、钠、硅、镁含量最高,营养源丰富。氮、磷、钾是化肥的三大元素,而锰、锌、铜等微量元素是构成酶或一些维生素的组成部分,硼和铜则能提高作物抗寒、抗旱和抗病虫害的能力。粉煤灰磁化肥的生产和应用的理论依据是土壤磁学,磁生物学和作物生长营养学。粉煤灰经高强磁化和激活,具有其独特的剩磁作用,能有效地刺激作物对各种营养成份的吸收率,活化土壤中微团粒结构的形成,克服长期使用单元素化肥所造成的土壤板结和酸化。主要生产设备包括干燥除杂系统、配料系统、磁化系统和造粒系统。粉煤灰磁化肥技术

11、成熟,工艺设备简单,能耗低,原料充足,掺灰量大,增产效果明显。若建一条年产粉煤灰磁化肥50000吨的生产线,大约需要投资1200万元,年销售收入约5千万元,年实现利润500万元,投资利润率在40%以上,投资回收期三年,经济效益十分可观。9、高强轻质耐火砖高强轻质耐火砖是以燃煤电厂粉煤灰中选取的空心漂珠为主要原料,经合理配制、高温烧结、精制而成的耐材制品。它可广泛用于冶金、机械、石油、化工、电力、电炉、锅炉、船舶、建材等行业的热工设备上,具有重量轻、耐火度高、抗压强度大、导热系数低、隔热性能佳、表面活性大等优点,是热工机械节能降耗,提高热效率必不可少的产品。该项目可投资5080万元,年产值200

12、万元,利润70万元。也可投入200300万元或者更多,产值、利润更加可观。此种产品需求量大,市场前景广阔,经济效益可观,而且还可用掉大量的粉煤灰和漂珠,是近几年来国内竞相开发及研究的一种节能制品。10、粉煤灰在塑料、橡胶等方面的应用。粉煤灰在此主要作为添加剂来使用,可以不断扩大粉煤灰的高值利用领域。粉煤灰的高新技术的研究如:粉煤灰复合高温陶瓷涂层技术、粉煤灰微珠复合材料、粉煤灰微珠细末分离技术等。11、粉煤灰利用专用设备的研究开发和粉煤灰利用管理体系研究着重开展自动化程度高质量稳定的粉煤灰利用专用设备,提高粉煤灰利用的技术装备水平。开展粉煤灰综合利用工程技术经济性和系统性理论研究,制定合理的粉

13、煤灰综合利用产品标准、技术规程、质量管理体系。其它在矿山领域的利用如粉煤灰矿井填充、井下注浆灭火、喷护水泥等综合利用技术都是用灰量大的项目,粉煤灰生产岩棉及制品等方面都是较为可行的综合利用技术。总之,粉煤灰利用技术是一项综合性、边缘性科学技术,其技术的可持续发展,依赖于其它学科的最新进展。若能合理利用,则既能够用来化解粉煤灰所带来的环境问题,又能够将其作为一个新兴的资源以发展多种实用性产品,其前景是非常美好的。二、我国资源综合利用存在的问题1、科研与技术应用脱钩目前,仅我国粉煤灰综合利用项目就有100多项,而真正转化为现实生产力,创造经济效益的仍为数不多。其中,国家需制定相关政策并保证实施、科

14、研队伍有待充实、资金投入力度需进一步加大等综合因素产生的负面效应较大。2、部分综合利用企业发展战略定位不准确粉煤灰综合利用企业多依附于电厂,属于"三产"范围,没有得到足够的重视,企业之间的部分垄断和隔阂大,技术信息交流差、合作少,竞争力必然受到影响,最关键的是粉煤灰综合利用没有列入电厂和一些市的发展战略中,战略定位低,没有形成以综合利用为主线的产学研相结合产业体系。没有融入企业和地方的长远发展战略中,这很难促进粉煤灰综合利用的长远发展。3、综合利用企业自主创新能力差现有的多数综合利用企业发展势头乐观,但企业自主开发能力弱,没有技术研发或创新机构,研发设施落后,研发人员队伍不

15、稳,激励机制差,缺乏必要的研发投入,又不能有效保护自己的技术知识产权,这其中有体制、人才、资金等原因,但关键是创新意识落后,对市场竞争缺乏洞察力,重视程度不够,又缺乏战略眼光。4、综合利用发展缺乏统一的布置与调控粉煤灰综合利用,主要以制砖、水泥等为主,还属于低层次利用;随着电厂的扩建粉煤灰的排放量将大大增加,但就目前来看缺乏统一的规划和布置,科研开发、技术引进、资金投入等没有形成科学合理的运作模式。综合利用企业之间,大企业占据优势或垄断资源具有成本优势,而小企业由于各种限制,规模小,成本高,产品质量低,在市场中处于劣势。市场周期之间,经营形式好的时候,企业想不到进行研发投入,在经营形式差的时候

16、,又无力进行研发和市场开拓,从而造成综合利用波动。三、进一步做好粉煤灰综合利用的对策根据几十年来国内外对粉煤灰综合利用发展模式的探索,应该在技术开发引进、资金的运作、人才的培养、制度的建立、信息的互通,横向协作等方面借鉴经验。1、成立专门机构负责研发与引进、改造为进一步提高粉煤灰综合利用率,更大限度地利用废弃资源,拓宽粉煤灰利用途径和渠道,开发出高附加值、科技含量高、用灰量大的产品,有必要成立专门的机构负责研发新产品、新技术。同时,粉煤灰综合利用部门应相互联系,相互交流粉煤灰综合利用经验,取长补短。引进先进技术,对原有综合利用技术进行改造,节约时间、资金。2、相关制度的建立与改善应在政策、规章

17、等方面给予综合利用企业宽松的经营环境,调动综合利用企业的生产经营积极性。深入企业内部,虚心听取他们在生产经营方面需要解决的实际困难,在各项政策、规章中予以完善,切实为企业解决困难。3、领导重视程度,资金倾斜,宣传力度加大。领导部门对综合利用的重要性意识增强,重视程度进一步提高,各项政策不断完善,执行力度不断扩大。在项目科研和项目投产等方面给予相当的资金倾斜,保证新产品、新技术研发的顺利进行以及科研成果向现实生产力的转变。加大宣传力度,为粉煤灰综合利用,创造良好舆论氛围。粉煤灰"弃之为害,用之为宝"已作为一种再生资源,但让全社会都能认识到这一点,还需要进一步加大宣传力度。利用

18、专业报纸、杂志、地方报纸、电台、电视台等举办形式多样的宣传活动。4、及时把握国内外发展动态,加强粉煤灰利用信息技术交流结合自身的实际情况,放眼于国内外技术信息市场,加强国内外科研机构和企业的联系互动。一要同国内外大专院校、科研机构建立长期的合作关系,定期进行有目的、有重点的学术和技术交流,二是同有一定创新开发能力的企业进行技术开发与成果实施,共同探讨技术开发、引进和消化创新中的问题,三是及时掌握国内外粉煤灰综合利用动态,避免低水平的重复研究所造成的浪费。5、加强粉煤灰综合利用科技创新系统建设,促进创新系统的要素联动。部分企业虽已建立了粉煤灰综合利用科技创新系统,但系统的各要素之间相互联系和互动

19、作用还较弱,企业在该系统中处于核心地位,科研机构、院校主要从事基础性研究和技术开发研究与技术转移,为粉煤灰利用提供理论基础和技术支持,企业则主要是将成熟的粉煤灰技术成果引进并应用于生产实际。目前,必须加强粉煤灰综合利用的集成创新和整体联动,促进科研院所和企业的联动,利用公共政策评价工作,听取企业的意见,适时调整粉煤灰利用政策。大学、科研机构与综合利用企业要紧密结合,使大学、科研机构的智力知识资源与企业的资本、资源互为补充,有必要使一部分科研机构进入企业,更为重要的是,大中型企业的综合利用要建立与院校、科研机构和其它企业对接的技术研发中心,提升自己的研究开发、消化吸收和创新能力。6、加强综合利用

20、企业增强自主创新能力,形成自主知识产权。这些年来,粉煤灰综合利用发展很快,但是我们还应清醒的看到粉煤灰综合利用企业还不是市场竞争的主体,还不是技术创新的主体,科研与生产两张皮的问题还相当突出。由于企业规模普遍较小,资金投入能力有限,综合利用企业在市场竞争中处于劣势地位,企业科技人才队伍建设比较落后,所以要建立企业自己的技术研发中心,建立知识产权管理机构,培养专业化人才队伍,加大企业自身对粉煤灰开发与研究的投入,加强物质资源、知识资源、智力资源的集成,只有这样才能逐渐形成综合利用企业自身的技术创新体系和自主知识产权体系,逐步成为粉煤灰技术研究开发的主体和竞争性企业,才能形成自己的核心竞争力,从而在激烈的市场竞争中发展壮大,占据优势。7、加强粉煤灰成果转化，使粉煤灰成果转化为现实生产力。 、加