中国粉体网讯 近日，在宁夏农垦贺兰山农牧场，由中国科学院过程工程研究所和北方民族大学联合研发、宁夏科技厅立项支持的“粉煤灰基土壤调理剂盐碱地改良技术开发与应用项目”举办了成果展示。测试人员从种植面积340亩的试验田中随机取样，现场测试水稻生长情况。最终，未改良的对比田亩产496斤，加了3吨粉煤灰基改良材料的稻田，亩产则高达1439斤。这一检测结果令科研人员非常欣喜。
粉煤灰化学成分与土壤相似，以易于结构改性的铝、硅为主，且富含植物生长所必需的中微量元素，具有制备土壤改良材料的天然优势。
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，主要来源于以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉。粉煤灰中未燃烧的有机物含碳量较高，易对环境造成污染。粉煤灰多由石英、莫来石等矿物晶体和玻璃体，以及少量未燃烧炭组成。粉煤灰化学成分因煤源、煤种、燃烧方式不同而有所差异，主要化学成分为SiO2、Al2O3约占80%，含少量Fe2O3、CaO、MgO、SO、TiO2、P2O5、MnO2和Na2O等常量元素，以及Li、Ga、Ge、V和U等微量元素，具有较高的经济价值。
(图片来源：山东龙源百脉建材科技有限公司）
当前，我国粉煤灰年排放量近6亿吨，后续以低端利用为主，利用率仅70%，累计堆存超30亿吨，且以每年2亿吨的速度在增加。粉煤灰占用大量土地，造成了严重的环境污染。
其实，作为固废，粉煤灰并非一无是处。
一、建筑建材领域中的应用
1.1制砖
粉煤灰化学性质与红黏土和高岭土基本接近，但其所含Al2O3较高，耐火性能更加优良，能有效避免烧结过程中坯体开裂，从而增加烧结成功率。因此，粉煤灰可代替部分红黏土和高岭土作为制砖原料。粉煤灰砖有拱壳空心砖、楼板空心砖、檩条空心砖、空心砖梁、花格空心砖、砖墙板和吸声砖等10余种。烧结粉煤灰砖具有成本低、质量轻和质量好等优点。
1.2制混凝土
粉煤灰具有活性、形态和微集料效应，能改善新搅拌的水泥砂浆与再生粗骨料间的薄弱界面，从而提高再生骨料混凝土的力学性能。此外，粉煤灰含有的玻璃微珠具有匀质和减水作用，可改善混凝土流变性和硬化后的抗渗。混凝土掺入粉煤灰后可以有效抑制碱－骨料反应，减少混凝土的开裂风险，再就是粉煤灰在混凝土中的二次水化作用，可提升混凝土的密实度以提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐的侵蚀性。
1.3制水泥
粉煤灰主要化学成分SiO2、Al2O3和Fe2O3等能与水泥水化过程中析出的氢氧化钙缓慢进行“二次反应”，逐渐发生火山灰反应，生成类似水泥水化的C－S－H凝胶，替代黏土用作水泥生料配料。粉煤灰固有的火山灰质特性，能与水泥中析出的Ca(OH)2缓慢反应，火山灰质生成物与水泥硬化体晶格结合，增强了水泥的后期强度、抗渗性和耐久性。
1.4铺路
粉煤灰含有骨料，容易结成坚硬的板块，可代替黏土应用于铺路。它是良好的铺路材料，其结成硬板块作为地基不易下沉，施工方便，且节约黏土资源，工程成本低，并有利于环境保护。
1.5制陶瓷
粉煤灰含有莫来石、铝硅矿物和漂珠，其中漂珠密度低，隔热性良好。它与陶瓷化学成分接近，具有空心特质，是制备陶瓷的良好材料。粉煤灰中的莫来石成分，可提高陶瓷的抗压能力和韧性，进而有效改善陶瓷制品的脆性，不易损坏。在现代的室内墙体及地面装修中，应用粉煤灰陶瓷不仅美观，还可以起到隔音隔热作用。
二、环保领域的应用
2.1处理废水
由于粉煤灰质地疏松、内部多孔、比表面积大、含有大量微珠和吸附性能良好，使其在重金属污染、水污染和烟气处理等方面应用前景广阔。利用粉煤灰处理污水具有原料廉价、工序简单和变废为宝等优势，在工厂重金属废水处理领域应用广泛，在生活污水处理中较少。
2.2改性粉煤灰处理烟气
煤不充分燃烧时生成的粉煤灰含有大量多孔碳粒，充分燃烧后煤粉颗粒变成多孔性玻璃体，碳粒和玻璃体的比表面积大。因此，粉煤灰具有较强的吸附性能，可应用于对烟气的处理。
三、农业领域其它应用
3.1磁化肥
粉煤灰中除含有一定量的氮、磷和钾元素外，还含有锰、铁和钠等金属元素，可作为磁性载体负载一定量的氮肥、磷肥和钾肥等，经一定处理后可制成磁化肥。利用粉煤灰生产的磁化肥，可以补充土壤中的微量元素，促进有效成分的生成，有助于疏松土壤，促进农作物的生长。
3.2覆土造田
粉煤灰覆土造田就是将粉煤灰作为填充料引入山谷、洼地、低坑，覆土后进行种植农作物。在掺入粉煤灰的土壤上种植小麦、黄豆、蔬菜类、药材类植物都比在土壤上种植要增产。
四、化工领域的应用
粉煤灰中含有大量的Si和Al元素，是合成分子筛的主要原料，而且粉煤灰中无定形硅铝酸盐玻璃含量高，与沸石分子筛形成中涉及的主要反应相同，因此，利用粉煤灰制备沸石分子筛效率更高，性能更加优越。
五、冶金领域的应用
从粉煤灰中提取其中含有的金属元素是粉煤灰回收利用的重要方面之一。近年来，粉煤灰中铝、镓的回收研究的比较多，方法比较成熟。粉煤灰中还含有铁、锗、银、镉和锌等金属，综合回收利用潜力较大。
小结：
粉煤灰的综合利用已经引起学者们的高度关注，但是，由于我国特殊国情，粉煤灰产量巨大，地区分布不均衡且有季节性差异，导致粉煤灰利用率低，且地区性差异大。中国科学院过程工程研究所和北方民族大学联合研发团队在国内首次提出粉煤灰无害化和定向选择性活化后用于盐碱化土壤改良的新思路。实现以废制废、变废为宝之目的，为加快我国粉煤灰资源可持续健康发展和支撑生态文明建设提供科技保障。
参考来源：
科技日报：粉煤灰“转行”改良土壤，盐碱地里稻花香
徐硕，杨金林等. 粉煤灰综合利用研究进展
王迪，乔亮等. 粉煤灰资源化综合利用研究现状
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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