粉煤灰资源化利用的研究进展
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2025-05-22
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粉煤灰资源化利用的研究进展
天涯 Rc22025-04-08 20:11 内蒙古
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,同时也是含有有价组分的
二次资源。粉煤灰综合开发不仅可以提高其资源化利用率,实现变废为
宝,还能有效缓解因其长期堆积而造成的土地资源占用和环境污染问题，
今天我们聊聊粉煤灰资源化利用的研究进展。
粉煤灰作为燃煤后产出的主要固体废弃物,每年产量达 8~9 亿t,除部
分以二次资源利用,2021 年我国粉煤灰的累计堆存量达 31 亿t。
粉煤灰长期堆积不仅占用大量的土地,而且其中的有害物质经雨水
冲刷浸入地表,对周围水资源和土壤环境造成严重影响,此外其扬尘还会
对大气造成严重污染。同时,粉煤灰中富含铝、硅以及战略性关键金属
等有价组分,呈现密度小、强度高、孔结构丰富等特点,具有较高的资源
化利用价值。从可持续发展的角度看,粉煤灰的综合开发利用不仅可以
消除对环境的不利影响,还可以创造巨大的经济效益。
根据粉煤灰的物理化学特性,当前我国粉煤灰的资源化利用主要集
中在建筑、农业、环境保护、有价组分回收、高附加值产品制备等方
面。根据其利用属性进行划分,这些资源化利用途径大致可分为“工程
型”和“产品型”两大类,其中“工程型”资源化利用主要涉及建筑、农业以
及环境保护等领域,而“产品型”资源化利用则主要涉及回收粉煤灰中的
有价物质或通过对粉煤灰改性制备高附加值产品等方面。本文以粉煤
灰的“工程型”及“产品型”资源化利用为主线,就我国粉煤灰的综合利用现
状进行了系统总结与论述,分析了我国粉煤灰在这两大类资源化利用方
面存在的主要问题,并就其利用前景进行了展望,提出了合理化建议。
一、粉煤灰“工程型”资源化利用
1、在建筑工程中的应用
（1）制砖
粉煤灰的化学组成与传统制砖原材料黏土接近,因此可用于制砖;且粉煤
灰中含有更多的 Al2O3,所制成的砖耐火性更好,烧结成功率更高。目前
粉煤灰砖已有拱壳空心砖、楼板空心砖、檩条空心砖、空心砖梁、花
格空心砖、砖墙板以及吸声砖等 10 余种类型,其中以烧结多孔砖和非
承重空心砖产量和用量居多。牛永红等利用粉煤灰和废砖混合制备多
孔建筑材料,当两者质量比为1 1∶时,制成的产品综合性能与高密度泡沫
混凝土相近,优于泡沫玻璃和黏土砖。钱觉时等在压制粉煤灰砖试验中
发现,常温下采用粉煤灰-石灰-硫酸盐体系不仅可以降低对粉煤灰品质
的要求,还可以有效提高其掺量,与30%525#硅酸盐水泥强度效果基本
一致的粉煤灰砖产品中粉煤灰掺量可达 78%。董风芝等将粉煤灰、赤
泥及煤矸石按质量比52 28 20∶ ∶ 的比例混合成型制出烧结砖,其抗压强度
14.2MPa、抗折强度 4.5MPa、吸水率 10%,符合MU10 级砖标准。虽
然粉煤灰砖的制备工艺较成熟且粉煤灰掺量较高,但受运输成本的影响,
其销售半径和销售量受到限制。
（2）作水泥及混凝土掺料
粉煤灰中含具有火山灰效应的活性物质(如CaO、SiO2 和Al2O3
等),因此可以作为混合材料和生料配料用于生产水泥或代替水泥作混凝
土掺料。对于生产水泥,粉煤灰的掺入会对常规硅酸盐水泥起到助磨效
果,且细磨后的粉煤灰活性增强,更容易与水生成凝胶物质,使得水泥产
品的抗折、抗压能力均有一定程度的增强。董玉萍等发现,当水泥土中
高钙粉煤灰掺量为 20%时,水泥前期强度可有效提高。崔靖俞等发
现,Na2SiO3 激发后的粉煤灰掺入水泥土中可有效提高产品的抗渗透性
能,但若掺量超过40%,水泥产品的抗渗性能将大大降低。对于用作混凝
土掺料,刘钢等研究发现,粉煤灰的掺入可以提高玻化混凝土的流动性和
力学性能,当掺量为 10kg/m3 时,混凝土试件 28d 的抗压和抗折能力较
未掺时分别提高 30.6%和43.2%。郭东锋研究表明,掺入粉煤灰虽会使
混凝土试件的抗冻性能和渗透系数得到一定的提升,但过高的粉煤灰掺
量对混凝土试件的早期强度影响较大。樊耀虎等研究了粉煤灰掺量和
养护条件对不同强度等级混凝土力学性能的影响,发现在各种养护条件
下粉煤灰掺量都不宜超过20%。粉煤灰作水泥及混凝土掺料已广泛用
于工业与民用建筑,但目前粉煤灰的掺量有限,开发新型制备工艺及新型
激发剂以消除高粉煤灰掺量对水泥及混凝土产品性能的不利影响是当
前亟须解决的问题。
（3）制路基及建筑的充填材料
粉煤灰易形成坚硬块,因此可以代替黏土用于路基及建筑填充。张
尊伟研究发现,二灰碎石路面基层材料中混入脱硫粉煤灰及普通粉煤灰,
均可制成质量轻且早期强度高的路基产品,为提高工程进度提供了可能,
但脱硫二灰碎石路混合料存在需水量大的问题。麦浩研究发现,在相同
荷载作用下,水泥粉煤灰碎石桩复合地基较天然地基土体有更好的承载
能力。肖博等将粉煤灰和黄土掺入矸石基中,以制备新型固体充填材料,
当三者配比为21 14 65∶ ∶ 时,可最大程度地发挥充填材料的抗变形性能,
从而在节约成本的前提下实现固体充填率的提升。粉煤灰掺入充填物
中还可提高充填料浆浓度,降低管道输送阻力,改善料浆泵送性能,有利
于充填体后期强度的增长。邢晶明等用粉煤灰混合骨料制备矿山充填
料,结果表明,当粉煤灰掺量为 26%、料浆浓度为 81%时,较原成本降低
27%左右,经济效益显著。此外,掺入疏松多孔的粉煤灰制得的材料具有
良好的保温及吸能效果。赵小刚等以粉煤灰为原料,采用发泡凝胶法制
备出了性能良好的多孔粉煤灰保温材料,可以满足建筑充填保温材料对
导热系数、抗压强度以及表观密度的要求。刘德春等采用硅烷偶联剂
对三级及以下粉煤灰表面进行功能化改性后用于制备酚醛泡沫,所得产
品的抗拉强度和抗压强度分别提升至 115kPa 和1.57MPa,且保温性能
优良。XU 等将粉煤灰漂珠填充到聚氨酯中制备铝基复合泡沫材料,与
未填充相比,在准静态压缩下发生致密应变时,其吸能效果提高 85%,屈
服强度提升60%,能量吸收提升50%。
（4）制地质聚合物
地质聚合物是一种新型绿色凝胶材料,因其特殊的三维网状结构而
具有多种特性,同时兼具能耗少、污染小、性能更先进等优点,有望作为
水泥、陶瓷等的替代品应用于生产中。有研究表明,以粉煤灰为主要原
料制备地质聚合物可使其获得更高的耐久性,其中起主要作用的是粉煤
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粉煤灰资源化利用的研究进展天涯Rc22025-04-0820:11内蒙古粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,同时也是含有有价组分的二次资源。粉煤灰综合开发不仅可以提高其资源化利用率,实现变废为宝,还能有效缓解因其长期堆积而造成的土地资源占用和环境污染问题，今天我们聊聊粉煤灰资源化利用的研究进展。粉煤灰作为燃煤后产出的主要固体废弃物,每年产量达8~9亿t,除部分以二次资源利用,2021年我国粉煤灰的累计堆存量达31亿t。粉煤灰长期堆积不仅占用大量的土地,而且其中的有害物质经雨水冲刷浸入地表,对周围水资源和土壤环境造成严重影响,此外其扬尘还会对大气造成严重污染。同时,粉煤灰中富含铝、硅以及战略性关...
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