【正文】 分 )大 量 混 雜 在 高 溫 煙 氣 中 。 這 些 不 燃 物因 受 到 高 溫 作 用 而 部 分 熔 融 ， 同 時(shí) 由 于 其 表 面 張 力 的 作 用 ， 形 成 大 量 細(xì) 小 的 球 形 顆 粒 。 隨 著 煙 氣 溫 度 的 降低 ， 一 部 分 熔 融 的 細(xì) 粒 因 受 到 一 定 程 度 的 急 冷 呈 玻 璃 體 狀 態(tài) ， 從 而 具 有 較 高 的 潛 在 活性 。粉煤灰又稱飛灰(fly ash)，一般是指燃煤電廠從煙道氣體中收集的細(xì)灰，是煤粉進(jìn)入13001500℃的爐膛后，在懸浮燃燒條件下先吸熱后冷卻而形成的，之后從煙道排出，被收塵器收集。首先，受高溫后的煤粉達(dá)到熔融狀態(tài)后由于表面張力使表面能達(dá)到最小，不規(guī)則的煤粉顆粒會(huì)收縮成為球狀。由于各電廠選擇燃煤的不同、使用鍋爐類型的不同、鍋爐內(nèi)部燃燒狀況不同等因素的影響，產(chǎn)生的粉煤灰也不盡相同。一般而言，每燃燒 1000kg 煤，就能產(chǎn)出 250300kg 粉煤灰和 2030kg 的爐渣。因此，粉煤灰的年產(chǎn)出量十分巨大。隨 著 電 力 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ，燃 煤 電 廠 的 粉 煤 灰 排 放 量 逐 年 增 加 ， 粉 煤 灰 的 處 理 和 利 用 問 題 引 起 人 們 廣 泛 的 注 意 。若想長遠(yuǎn)地徹底解決粉煤灰污染問題，根本的方法只有調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力提高能效，發(fā)展可再生能源，盡早擺脫對(duì)煤炭的過度依賴。 人 們 通 常 將 其 形 狀 分 為 珠 狀 顆 粒 和 渣 狀 顆 粒 兩 大 類 。 其 中 不 規(guī) 則 玻 璃 體 是 粉 煤 灰 中 較 多 的 顆 粒 之 一 ， 大 多 是 由 似球 和 非 球 形 的 各 種 渾 圓 度 不 同 的 粘 連 體 顆 粒 組 成 。 多 孔 玻 璃 體 形 似 蜂 窩 ， 具 有 較大 的 表 面 積 ， 易 黏 附 其 他 碎 屑 ， 密 度 較 小 ， 熔 點(diǎn) 比 其 他 微 珠 偏 低 ， 其 顏 色 由 乳 白 至灰 色 不 等 。 渣狀 顆 粒 包 括 海 綿 狀 玻 璃 渣 粒 、 炭 粒 、 鈍 角 顆 粒 、 碎 屑 和 粘 聚 顆 粒 等 五 大 品 種 。粉 煤 灰 的 物 理 性 質(zhì) 包 括 密 度 、 堆 積 密 度 、 細(xì) 度 、 比 表 面 積 、 需 水 量 等 ， 這 些 性質(zhì) 是 化 學(xué) 成 分 及 礦 物 組 成 的 宏 觀 反 映 。 粉 煤 灰 的 物 理 性 質(zhì) 中 ， 細(xì) 度 和 粒 度 是 比 較 重 要 的 項(xiàng) 目 。 粉 煤 灰 的 細(xì) 度 影 響 早期 水 化 反 應(yīng) ， 而 化 學(xué) 成 分 影 響 后 期 的 反 應(yīng) 。粉煤灰的顏色與 Fe2O3 及殘留炭含量有關(guān)，F(xiàn)e 2O3 及殘留炭含量越高，粉煤灰顏色越深，反之則越淺外，比重、松散干容重、孔隙率、細(xì)度等也是反映粉煤灰物理特性的指標(biāo)。（2） 松散干容重 指干粉煤灰在松散狀態(tài)下的單位體積的重量，一般 6001000 kg/ m3，壓實(shí)容重可達(dá) 13001600kg/m3。（4） 細(xì)度 指粉煤灰顆粒的大小，常用 45μm 篩篩余量或比表面積表示。 粉煤灰的化學(xué)組成粉 煤 灰 是 一 種 人 工 火 山 灰 質(zhì) 混 合 材 料 ， 它 本 身 略 有 或 沒 有 水 硬 膠 凝 性 能 ， 但 當(dāng)以 粉 狀 及 水 存 在 時(shí) ， 能 在 常 溫 ， 特 別 是 在 水 熱 處 理 (蒸 汽 養(yǎng) 護(hù) )條 件 下 ， 與 氫 氧 化鈣 或 其 他 堿 土 金 屬 氫 氧 化 物 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 生 成 具 有 水 硬 膠 凝 性 能 的 化 合 物 ， 成 為榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3一 種 增 加 強(qiáng) 度 和 耐 久 性 的 材 料 。由于煤種及燃燒條件的不同，各地粉煤灰的化學(xué)成分有一定波動(dòng)，但其主要成分是基本相似的。隨煤質(zhì)不同，少數(shù)地區(qū)的粉煤灰中還含有鍺、錫、汞、鉻、釩、砷、鉛、磷、錳、硼、鈾等其他成分。我國粉煤灰的化學(xué)組成平均值見表 表 我國粉煤灰的化學(xué)組成平均值成份 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 燒失平均值 粉煤灰中的礦物來源于母煤。因而，粉煤灰的礦物組分也十分復(fù)雜，主要可分成無定形相和結(jié)晶相兩大類，無定形相主要為玻璃體，約占粉煤灰總量的 5080%，結(jié)晶相主要有莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦等。表 粉煤灰的礦物組成礦物名稱 石英 莫來石 赤鐵礦 磁鐵礦 玻璃體范圍均值 粉煤灰的活性粉煤灰的活性也叫“火山灰活性” ，是指其具有這樣一些性能：(l)其成分中以SiO2 和 Al2O3 為主(7580%)，且含有相當(dāng)多的玻璃體或其他無定形物質(zhì)；(2)本身無水硬性；(3)能與 Ca(OH)2 等發(fā)生反應(yīng)，生成一系列水化產(chǎn)物—凝膠；(4)上述水化產(chǎn)物不論是在水中還是空氣中都能硬化產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度。粉煤灰的活性不僅決定于它的化學(xué)組成，而且與它的結(jié)構(gòu)特征有著密切的關(guān)系。圖 為硅(或鋁)氧四面體的示意圖：圖 中的黑圓點(diǎn)代表硅(或鋁)原子，白圓圈代表氧原子。大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣；若排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害，其對(duì)環(huán)境的影響一方面在于自身的直接影響，另一方面也越來越表現(xiàn)在其間接影響上。粉煤灰對(duì)環(huán)境的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）侵占土地。據(jù)估算，每堆積 10000t 粉煤灰等固體廢物，約需地 1 畝，造成土地資源的浪費(fèi)。堆放的粉煤灰、懸浮于大氣中的粉煤灰降落到地面都會(huì)污染土壤，其中的有害物質(zhì)也很容易隨著滲濾液而污染地下水。（3）污染水體。粉煤灰進(jìn)入水體，使水體濁度大大增加，形成的沉積物會(huì)將河床堵塞、使湖泊變淺，懸浮物和可溶物會(huì)惡化水質(zhì)，而且粉煤灰中的有害元素會(huì)溶解于水體中，妨害水生生物的生存和水資源的合理利用。微粒是大氣主要污染物的一種，其粒徑在 之間，如前述，粉煤灰的粒徑正處于其間。而貯存于灰場的干燥粉煤灰，只要有四級(jí)以上的風(fēng)力，即可將表層灰粒剝離揚(yáng)棄，揚(yáng)灰高度可達(dá) 2050μm，懸浮于大氣中的粉煤灰不僅影響能見度，而且使空氣質(zhì)量顯著下降，造成污染。在少數(shù)情況下，粉煤灰可能在其被再利用產(chǎn)生放射性污染，例如用粉煤灰制造的建筑材料用于工程施工。（2）污染土壤及農(nóng)作物后，通過食物鏈傳遞進(jìn)入人體，從而在人體內(nèi)積累有毒物質(zhì)，影響人體健康。 粉煤灰的處理和利用概況（1）處置原則粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大、較集中的工業(yè)固廢之一。因此，粉煤灰的處理和利用問題引起們廣泛的注意。粉煤灰的處理和利用問題，是環(huán)境保護(hù)部門的重要課題。在固體廢物再資源過程中，需要采用各種處理技術(shù)。 ① 從粉煤灰中選炭電廠使用燃煤時(shí)由于原煤或燃燒技術(shù)上的原因，煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒不完全，煤粉含炭量仍有留存部分，按我國目前年排放粉煤灰 108t、炭留存率 2%計(jì)算，全國年從電站粉煤灰中流失純炭可達(dá)數(shù)百萬噸。張覃等對(duì)貴州某地粉煤灰測定后進(jìn)行了浮條件試驗(yàn)，并對(duì)浮選產(chǎn)品進(jìn)行掃描電鏡、X 射線衍射分析，通過對(duì)粉煤灰浮選試驗(yàn)進(jìn)行單因素考察，發(fā)現(xiàn)浮選濃度、浮選藥劑用量是分選效果最重要的影響因素，浮選效果是浮選產(chǎn)品利用的關(guān)鍵 [3]。② 從粉煤灰選鐵由于原煤中含有黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等鐵礦物，經(jīng)電廠鍋爐高溫燃燒，鐵礦物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F氧化鐵，粉煤灰中含鐵量(一般以 Fe2O3 表示)一般為 829%.目前各電廠大多采用濕法磁選工藝從粉煤灰選鐵，所選出的鐵精礦可冶煉生鐵，粉煤灰對(duì)氨氮廢水的吸附性能研究6也可直接應(yīng)用于建材、治金、耐火材料、陶瓷等行業(yè)。用石灰石燒結(jié)工藝從粉煤灰提取氧化鋁，在國外己有較深的研究，并已投入工業(yè)生產(chǎn)。④ 從粉煤灰中提取玻璃微珠空心玻璃微珠具有顆粒小、質(zhì)輕、空心隔熱、隔音、耐高溫和低溫、耐磨、強(qiáng)度高及電絕緣等優(yōu)異的多功能特性，可廣泛用于下列幾方面：作為輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐火、防火、隔熱保溫等建筑材料的原材料；作塑料中較理想的填料，并能提高塑料的耐高溫性能；作為石油精煉過程中的一種裂化催化劑；用于制汽車剎車片、軍用磨擦片及石油鉆機(jī)剎車等制器等。（3）粉煤灰應(yīng)用于建材和建筑行業(yè)粉煤灰在建材和建筑制品工業(yè)中的應(yīng)用是處理粉煤灰的一條重要途徑，主要應(yīng)用在以下方面：① 水泥：在水泥行業(yè)，粉煤灰主要作為水泥原料以及混合料使用，利用粉煤灰中的 SiOAl 2OFe 2O3 以粉煤灰代替粘土。② 骨料：粉煤灰在骨料領(lǐng)域的使用主要是利用了粉煤灰中的未燃燼炭以SiO2，A1 2O3 和 CaO，從而制得人造輕質(zhì)材料。④ 土木：在土木行業(yè)，主要利用粉煤灰的顆粒密度較小、泥質(zhì)成份較多、壓密系數(shù)較大以及壓縮性較低的特性，以代替砂質(zhì)，如：瀝青填料(單獨(dú)加入或經(jīng)加工取代石灰石粉)；路基、路面材料(混合用或替代砂、礫、水泥，與石灰混合)；改良材料(與水泥或石灰混合使用)；充填材料(代替廢石、廢渣、廢泥或與之并用充坑)。因而可以作為土壤的改良劑，并用它生產(chǎn)復(fù)合肥料。同時(shí)，粉煤灰可有效地作為植物的營養(yǎng)成份使用，在掩埋的粉煤灰上面可種植植物。上海交通大學(xué)發(fā)明了一種污泥和粉煤灰混合造粒凈化氣體生產(chǎn)顆粒復(fù)合肥料的法，利用脫水污泥，以秸稈碎粉和粉煤灰為分散劑，將三者混合攪拌后進(jìn)行微生物發(fā)酵處榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)7理，然后摻和一定量的脫硫劑，攪拌練泥并適當(dāng)干燥，使混合泥料水分達(dá)到 1028%，通過造粒機(jī)產(chǎn)生粒徑為 120mm 的顆粒:采用閃蒸方法將顆?；罨笏腿霘怏w凈化裝置，用來脫除氣體中的 H2S、SO X 和 NOX 等有害氣體。從尾部排出的顆粒經(jīng)篩選后采用重金屬鈍化劑進(jìn)行鈍化處理，所獲得的顆粒就是一種非常理想的顆粒復(fù)合肥料，可為鹽堿地土壤綠化造林和植物栽種采用。（5）粉煤灰在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，粉煤灰在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究己經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)的新熱點(diǎn)，目前的應(yīng)用研究主要集中在以下三個(gè)方面:① 在氨氮廢水處理方面的應(yīng)用當(dāng)前用粉煤灰處理氨氮廢水的研究報(bào)道很多。粉煤灰還具有一定的除臭能力，董樹軍、張建平等人用粉煤灰處理生活污水，不僅使污水顏色由棕色變?yōu)榍宄和该?，而且無臭無味 [6][7]。這些成份具有吸附性，同時(shí)粉煤灰呈多孔蜂窩性組織，具有很大的比表面積，具有固體吸附劑的性能，因此可以用粉煤灰來處理廢水。由于粉煤灰價(jià)廉，且它對(duì)廢水中 COD(BOD5)、色度、重金屬等有較好的去除效果。目前，主要在下面幾個(gè)方面用粉煤灰來處理廢水：a. 城市污水； ；c. 造紙、化纖廢水； ；油污水；f. 含氟廢水；。粉煤灰主要用來處理一、二類廢氣。降低△ T，脫硫率可提高至 8090%[8]。由粉煤灰制成的 GRC 圓孔隔墻板面密度 055kg/m3，僅為同厚度粘土磚墻的l/6，具有重量輕、強(qiáng)度高、防火與耐水性能好、生產(chǎn)成本低、運(yùn)輸安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，若再采用邊肋與面板一次復(fù)合成型結(jié)構(gòu)，組成雙層 GRC 隔墻板夾氣層結(jié)構(gòu)，隔聲指數(shù)大于 45dB，可達(dá)到國家二級(jí)或一級(jí)隔聲標(biāo)準(zhǔn)，接近 24cm 的厚實(shí)心磚墻的隔聲效果，能滿足工程上對(duì)隔聲降噪性能的要求 [8]。