在新型建筑材料中粉煤灰的应用

【摘 要】在我国,粉煤灰作为工业排放的主要固体废弃物之一,对环境造成了较大危害.所以,粉煤灰的综合利用成为了目前电力（火力发电）产业发展的重点.本文通过对粉煤灰的概念和燃烧过程的介绍,分析了目前粉煤灰在新型建筑材料中的应用,最后提出了粉煤灰在利用过程中存在的问题及未来的发展趋势.

【关 键 词】新型建筑材料；粉煤灰；应用

一、粉煤灰概述

1.粉煤灰的概念

粉煤灰,就是指当煤被燃烧后所产生的气体中收取的细灰,同时,粉煤灰也是燃煤电厂所排出的固体废物中的主要成分,在工业废渣中的总排放量也较大.在我国,粉煤灰的主要氧化物的组成是：二氧化硅、三氧化二铝、氧化亚铁、氧化铁等.随着我国电力工业的迅速发展,燃煤电厂所排放的粉煤灰量也在不断增加.如果粉煤灰不加处理就排放到空气中,会形成大量的扬尘,导致大气污染；如果排放到河流中,会沉积下来导致河流淤塞,粉煤灰中含有的有毒物质还会引起河流污染,对周边生物和人体健康造成威胁.在工业中,粉煤灰也常常被掺入到混凝土中,作为混凝土的掺合料.

2.粉煤灰的燃烧过程

当煤粉在炉膛中燃烧时,呈现出悬浮状态,但是,在燃烧的过程中煤粉中含有的大量可燃物都能够被燃烧充分,而不燃物则是被混合在烟气中.它们在燃烧时,并不能够被烧尽,只有部分被熔融,而且因为不燃物表面所产生的张力,进而形成了很多体积较小的颗粒状物体.在锅炉的引风机的作用下,这些没被烧尽的不燃物颗粒就向锅炉尾端流动.伴随着温度的降低,部分颗粒会由于受到突然的冷凝气体而呈现具有潜在活性的玻璃体状态.然后这些颗粒再经过分离和和收集的变化,就形成了粉煤灰,被排放到空气中.目前,我国排放出的粉煤灰总量已经达到了三千万吨,并呈现出逐年增加的趋势,所以,对粉煤灰的处理和利用成为了目前人们较为关注的焦点.

二、在新型建筑材料中粉煤灰的应用

粉煤灰是发电厂和锅炉燃烧所产生的主要废渣之一,其中粉煤灰的排放量最大,不仅对环境造成了很大的危害,对土地也会造成很大的危害.因此,粉煤灰这种工业废渣的再利用和处理是目前工业发展急需解决的问题之一.

在我国,以煤、电为主要产业的城市之一——泸州,泸州城市的发电厂（川南发电有限公司、泸天化、北方化工等）和大量燃煤产业会排放出大量的粉煤灰,每年的排放量达到一百五十万吨,累计堆积量也达到了千万吨,所占面积达四平方千米.在泸州,产生粉煤灰量较大的发电厂为川南发电有限公司、泸天化、泸州火电厂等,据统计,一顿粉煤灰的产生不仅浪费了大量的资源和资金,还对土地、空气等造成了严重污染,成为了影响工业发达城市的可持续发展的公害之一,需要进行综合再利用.目前,利用粉煤灰可以进行新型建筑材料的生产,受到了以煤电产业为主的城市的欢迎,并不断地进行产业升级和改革,促进了非煤替代产业的发展,总之,对于粉煤灰的应用来说,在新型建筑材料中主要有以下几种：

第一,在混凝土中的应用.粉煤灰具有碳化性、胶凝性和稳定性等特点,因此,粉煤灰作为一种掺合料被掺和到混凝土中以改变混凝土的性能.如果掺入到混凝土中的粉煤灰的比例合理,那么不仅可以起到提高混凝土的耐久性的作用,还能够降低水泥的使用量,进而大大的降低工程所耗费的材料成本,提高了能源的利用率,经过试验我们可以发现,粉煤灰应用于混凝土中可以带来较高的利益,包括经济和环境两方面：首先,能够降低混凝土中水泥的使用量,最大节省量为40%,进而降低了被排放到空气中的二氧化碳的含量；其次,能够降低砂土的使用量,最高达20%；最后,粉煤灰的合理利用对环境保护和社会的可持续发展具有重要作用,不仅降低工业耗能,还能够降低环境污染.

第二,粉煤灰水泥.目前,随着工业的迅速发展,我国的水泥产量也越来越大,在2011年,我国的水泥产量已经超过了八亿万吨,约占据世界水泥总产量的一半,但是,在水泥生产的过程中,伴随着大量的二氧化碳、二氧化硫和氮化合物,造成了环境的严重污染.所以,从环境保护和社会效益的综合角度出发,要不断的推广使用绿色高性能混凝土,在该种混凝土中使用优质粉煤灰代替料水泥.它具有以下特点：首先,有效的降低了空气中二氧化碳的排放量,提高了能源的利用率,粉煤灰的掺入量最高可达80%；其次,提高了熟料的高强和块凝的特性,取得了较大的技术进步.

第三,粉煤灰在墙体材料（建筑用砖）中的应用.目前,蒸压粉煤灰砖是我国建筑工程在墙体建筑中推广使用的一种新型的环保材料,是一种微孔结构,其特点为重量轻,能够隔离热量保持适度.但是,在蒸压粉煤灰砖的制作中,主要材料就是粉煤灰和石灰,还可以适当的掺入一些石膏和骨料.这种新型的环保材料具有以下特点：首先,重量轻,保温,能够缩短施工时间,同时,大量的使用粉煤灰还可以降低环境污染程度,节约能源消耗；其次,高强度,较强的抗渗性,抗压性强,外观尺寸精确与普通类型砖形同,所以,在工程建筑中,为了保护环境可以用蒸压粉煤灰砖来代替普通的烧结砖；最后,砖的生产需要大量的粉煤灰作为原料,有效的解决了粉煤灰的排放和利用问题,降低了环境污染,成为了目前墙体建筑使用的新型环保材料.

第四,粉煤灰的磨细加工.粉煤灰作为一种具有活性的矿物质细粉能源,由于它的细度不同,所以在受到硅酸盐的影响所产生的活性也会有所差异,一般来说,细度越高,活性也会越高.所以,为了保证混凝土的质量,各个国家在对粉煤灰的品质进行划分时,都是以粉煤灰的细度为依据.在我国的《粉煤灰混凝土应用规范》中规定,I、II级粉煤灰应用于C20以上的混凝土中.但是,我国的发电厂所排放出的粉煤灰的等级大部分都是III级或者以下,因此,就要对粉煤灰进行重新磨细加工.粉煤灰在经过磨细加工后,就流于市场被应用于混凝土中,而且,粉煤灰在经过磨细加工之后,都会满足规定要求.

三、粉煤灰利用中的问题及发展趋势

在粉煤灰的综合利用中,主要有三个方面的问题：其一,粉煤灰在工业中的利用面还很窄,所形成的新型原料的种类也不多,特别是粉煤灰使用量大的产品；其二是我国对粉煤灰的利用还处于初级阶段,而产品技术含量高,附加值高的产品还很少；其三是对比目前我国工业发展规模来说,粉煤灰的利用规模较小,所以,粉煤灰在使用过程中取得的经济效益不高.

目前,粉煤灰的使用技术,例如砌筑、回填等技术较为成熟,加工工业简单和粉煤灰使用量大的技术在现代工业中被推广使用,而高强混凝土技术的发展还不够完善,利用粉煤灰进行转的烧制等建筑制品是粉煤灰技术的未来使用趋势,也是发展的重点方向.目前粉煤灰的重点研究技术主要有两个方面：第一,粉煤灰使用量大的制品.不管是为了节约能源、降低环境污染,还是降低工业成本,都要大力发展粉煤灰使用量大的工业制品.同时,使用粉煤灰作为农作物的播种覆盖物,工程原料中的黄沙代替物,混凝土的掺合料等,都会提高粉煤灰的经济效益和环境效益；第二,砖系列工业制品的生产和研究.砖制品在免烧结等养护工艺中,粉煤灰量超过50%,同时,合理加入有效的外加剂,可以扩展砖制品的生产方式,例如干压型和挤出成型等,进而大大的提高生产效率,并为砖制品的质量提供保障.