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在寒冷的冬季，北方城市陆续烧起了热炉子，高耸的热电厂烟囱吞吐出阵阵白雾。我们都知道热电厂是通过燃烧煤炭来产生热量，进而发电或供暖。但煤炭中仍有大量粘土矿物等不可燃烧物质，它们在高温下发生脱水、分解、软化熔融，再经快速冷却凝固，形成粉煤灰颗粒。这些颗粒大小不一，小的可能只有几微米，大的可以达到几百微米。它们或是在干式排灰系统里，被烟道中的静电除尘器或布袋除尘器精准捕捉，落入灰斗后踏上被输送储存的旅程；或是在湿式排灰系统中，与水交融化为灰浆，流入灰池等待进一步的处置。
粉煤灰堆存，来源网络
我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。据统计1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨；2013年粉煤灰产量5.8亿吨，到2023年年产量达到7.49亿吨（另说8.65亿吨）。时光回溯十年前，这些粉煤灰主要靠露天堆存，形成大量粉煤灰堆场。这些粉煤灰一旦“任性”起来，扬尘四起，污染大气；排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
粉煤灰年产生量，图自制
其实粉煤灰主要有 Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、Na₂O 等组成，在微观下可以看出表面具有光滑的玻璃体结构，这种非晶态玻璃体较高的化学内能和潜在活性。自20世纪初，国内外就已经开始了粉煤灰的综合利用研究，直到二战结束后欧洲国家煤炭逐渐成为主要燃料，但其燃烧后形成的环境污染以及矿物资源枯竭等问题严重显现出来，强烈地激发起人们对粉煤灰应用技术的研究和开发，其应用范围也越来越广泛，涉及建材、建工、筑路、化工、环保、农业、回填、高附加值产品等众多领域。
在建筑领域：粉煤灰在建筑方面的使用了占总利用量的45%，主要主要产品有：粉煤灰水泥(掺量30%以上)、混凝土、普通水泥、墙体材料、硅酸盐承重砌块和小型空心砌块、烧结陶粒、烧结砖等。其中由于具有火山灰活性，粉煤灰可制作成水泥掺合料或固废胶凝材料用以替代水泥。
在环保领域：主要是基于粉煤灰的吸附特性及特定组分用于废水、废气的处理。如利用粉煤灰制备的聚合氯化铝、硫酸铝等絮凝剂在污水处理方面具有成本低、效率高等特点，应用前景广阔。
在农业领域：粉煤灰的颗粒形态赋予了其易被吸收的特点，而粉煤灰又富含大量对农作物有益的微量元素，因此粉煤灰可为农作物提供营养成分，促进农作物生长。
在道路领域：粉煤灰可用于道路基层和底基层的铺设。将粉煤灰与石灰、碎石等混合，经过压实等处理后形成稳定的道路结构层。这是因为粉煤灰中的化学成分能够与石灰发生反应，形成具有一定强度和稳定性的胶凝物质，增强道路的承载能力。比如在一些城市的次要道路建设中，采用粉煤灰混合材料，既有效利用了粉煤灰，又降低了道路建设成本。
据报道，我国内蒙古、河北、宁夏、山西等地都有大量粉煤灰资源利用示范项目投产，大大促进了粉煤灰的综合利用水平。当前我国粉煤灰综合利用水平高达80%左右，是利用量最大、应用最广泛的工业固废之一。粉煤灰也真正从一无是处的电厂废物，变成了香饽饽。
引用：
1. 《2022-2023年大宗工业固体废弃物综合利用产业发展报告》
2. 《2022-2026年粉煤灰行业发展研究报告》
3. 《2024-2030年中国粉煤灰行业发展动态及投资机会分析报告》智研咨询研究
4. 《2024-2030年中国粉煤灰行业发展运行现状及投资策略研究报告》华经产业研究院
5. 时雅倩,关渝珊,葛伟哲,等.粉煤灰建材化增值利用：最新技术与未来展望[J].煤炭学报,2024,49(06):2860-2875.
6. 王丽萍,李超,曹坤,等.粉煤灰在废水处理领域的应用研究进展[J].化工新型材料,2024,52(S2):71-75+82.
7. 阎培渝.粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理[J].硅酸盐学报,2007(S1):167-171.
8. 雷瑞,付东升,李国法,等.粉煤灰综合利用研究进展[J].洁净煤技术,2013,19(03):106-109.1
9. 刘梦茹,杨亚东,杨素洁,等.粉煤灰资源综合利用现状研究[J].化工矿物与加工,2021,50(04):45-48.
作者：崔彦发，河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室，固废利用专家。
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