粉煤灰對(duì)于山西人來(lái)說(shuō)也許并不陌生,它是指燃煤電廠及煤矸石、煤泥資源綜合利用電廠鍋爐煙氣經(jīng)除塵器收集后獲得的細(xì)小飛灰和爐底渣,通常每消耗2噸煤就會(huì)產(chǎn)生1噸粉煤灰。粉煤灰的大量堆積不僅浪費(fèi)土地,而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染,對(duì)人類(lèi)身體帶來(lái)嚴(yán)重威脅。但同時(shí),粉煤灰也是一種資源,可廣泛應(yīng)用于建筑建材、道路工程、生態(tài)回填、有價(jià)元素提取、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
數(shù)量龐大的粉煤灰是全世界所關(guān)注的問(wèn)題,粉煤灰范圍廣泛的物理、化學(xué)性質(zhì)更增加了各國(guó)對(duì)其的關(guān)注度,多年前我國(guó)及全球各地就已進(jìn)行了多種相關(guān)研究和嘗試,提供了源源不斷的前進(jìn)動(dòng)力,在粉煤灰綜合利用方面取得了一定成效,但相比粉煤灰每年產(chǎn)生的巨大數(shù)量仍有很大開(kāi)發(fā)利用空間。
基本現(xiàn)狀——全國(guó)6億 我省近半
近年來(lái),我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量巨大。隨著煤電裝機(jī)容量的不斷增長(zhǎng),2014年和2015年我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量也在相應(yīng)增長(zhǎng),粉煤灰產(chǎn)生量估計(jì)超過(guò)6億噸,穩(wěn)居世界第一。
資料表明,目前中國(guó)人均用電量約4000kW·h,是發(fā)達(dá)國(guó)家的2/3左右,仍有較大的電力需求。未來(lái)一段時(shí)期中國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量預(yù)計(jì)還將維持在較高水平,不會(huì)低于6億噸。如此巨大的粉煤灰排放量,特別是在煤電富集地區(qū),將帶來(lái)極大的綜合利用壓力。
我省是國(guó)家重要的能源原材料基地。多年來(lái),為國(guó)家提供大量的煤炭、電力、冶金等基礎(chǔ)能源、清潔能源和工業(yè)原材料,為全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn),同時(shí)也產(chǎn)生了大量的工業(yè)固廢。截至去年底,全省煤矸石、粉煤灰、金屬尾礦、赤泥等大宗工業(yè)固廢堆存量已達(dá)15億噸。其中:粉煤灰堆存達(dá)2.5億噸。目前,我省的工業(yè)固廢仍在以每年新增8000萬(wàn)噸的速度增長(zhǎng)。包括粉煤灰在內(nèi)的這些工業(yè)固廢污染了環(huán)境、占用了土地、積累了安全隱患,嚴(yán)重制約了山西的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。
我國(guó)粉煤灰綜合利用的主要問(wèn)題是地區(qū)利用不均衡和市場(chǎng)需求不足。在我國(guó)東南沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)以及一些大型城市,粉煤灰被完全資源化利用,甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,而山西、內(nèi)蒙古、新疆等煤電產(chǎn)區(qū),由于粉煤灰產(chǎn)生量大,而且消納能力有限,粉煤灰利用率很低,市場(chǎng)需求不足。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,受基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資和房地產(chǎn)行業(yè)影響,我國(guó)建材行業(yè)市場(chǎng)下滑嚴(yán)重。今年1月至6月我國(guó)水泥產(chǎn)量同比下降5.3%;混凝土及部分水泥制品產(chǎn)量增速大幅下滑,部分制品產(chǎn)量同比下降;墻材行業(yè)規(guī)模以下磚瓦、加氣和砌塊企業(yè)產(chǎn)量同比下降20%-30%。作為粉煤灰最主要的利用領(lǐng)域,建材行業(yè)的不景氣直接造成了粉煤灰的市場(chǎng)需求下降。
朔州經(jīng)驗(yàn)——產(chǎn)業(yè)集群 多個(gè)領(lǐng)域
面對(duì)每年遞增數(shù)量龐大的粉煤灰等固廢,如何更好地利用掉它們,一直是粉煤灰行業(yè)一個(gè)重要的且有待破解的難題。近年來(lái),省委、省政府不斷加力推進(jìn)資源綜合利用和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),2014年,全省大宗工業(yè)固廢綜合利用量1.4億噸,綜合利用率達(dá)63%,比2010年提高21個(gè)百分點(diǎn)。
但是從目前來(lái)看,山西工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑、建材等領(lǐng)域,科技含量不高、產(chǎn)品附加值低,受市場(chǎng)容量、運(yùn)輸半徑以及歷史堆存量大、新增堆存快等因素制約,現(xiàn)有固廢消化利用能力呈邊際效益遞減趨勢(shì),亟須加大治理和利用技術(shù)創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)摻加量大、附加值高的固廢綜合利用新產(chǎn)品,提升工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)資源綜合利用產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)新的突破。
朔州市是工信部確定的工業(yè)固廢綜合利用基地。近年來(lái),朔州市委、市政府把固廢利用作為新興產(chǎn)業(yè)培育,通過(guò)不懈努力,全市形成了煤矸石發(fā)電、煤矸石材料、粉煤灰綜合利用和脫硫石膏綜合利用四大產(chǎn)業(yè)集群,年處理工業(yè)固廢物3400多萬(wàn)噸,年綜合利用率達(dá)到63%。先后被國(guó)家工信部確認(rèn)為全國(guó)首批十二個(gè)工業(yè)固廢綜合利用示范基地、全國(guó)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展試點(diǎn)城市,被國(guó)家發(fā)改委列為全國(guó)資源綜合利用“雙百工程”示范基地之一。朔州發(fā)展工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)取得的經(jīng)驗(yàn)和做法為國(guó)內(nèi)外資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了借鑒。
目前,朔州市工業(yè)固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)已延伸到建材、飾材、化工、輕工等領(lǐng)域,關(guān)鍵技術(shù)取得突破,眾多企業(yè)集聚發(fā)展,發(fā)展成效初現(xiàn),但用發(fā)展的眼光看,煤矸石、粉煤灰、脫硫石膏三大工業(yè)固廢應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不止現(xiàn)有的水平,仍有較大發(fā)展空間,比如:煤矸石還可在化工領(lǐng)域大有作為,用其可生產(chǎn)微生物肥料、沸石分子篩、微晶玻璃等,同樣也可生產(chǎn)鋁系產(chǎn)品,提取硅鋁炭黑等。但在這些方面的利用尚待突破。
他山之石——提高價(jià)值 擴(kuò)大市場(chǎng)
不久前,英國(guó)的建筑公司Hewitt工作室根據(jù)林普雷斯托克生態(tài)屋設(shè)計(jì)了一個(gè)從上到下都使用可持續(xù)發(fā)展技術(shù)裝修的豪華住宅,粉煤灰在其中的作用發(fā)揮得淋漓盡致。林普雷斯托克生態(tài)屋占地400平方米,主要是使用當(dāng)?shù)氐姆勖夯业瓤稍偕牧辖ǔ傻。例如,二樓墻壁襯里使用的是由可持續(xù)生長(zhǎng)的木材制備的預(yù)制木墻板,做地面用的混凝土中加入了具有極好絕緣性能的粉煤灰;炷猎谥T多因素的作用下,出現(xiàn)了過(guò)早劣化的問(wèn)題,在此基礎(chǔ)上,嚴(yán)重影響著建筑的安全性與經(jīng)濟(jì)性。粉煤灰屬于混凝土添加劑的一種,其作用十分明顯,主要表現(xiàn)在提高了混凝土的抗侵蝕性、硫酸鹽侵蝕破壞的問(wèn)題。
加拿大早在上世紀(jì)起,就已開(kāi)始了粉煤灰的利用之路。在安大略省Sarnia,402號(hào)公路跨越Front大街的跨線橋處,均使用粉煤灰填筑的路堤。選用粉煤灰代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工程材料,做輕質(zhì)填方,有效避免了不均勻下沉和橋頭引道及立交匝道昂貴的分期修筑。粉煤灰的運(yùn)輸是使用帶有防水設(shè)備的傾卸式貨車(chē)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng),從而使污染減到最小。
我國(guó)通過(guò)粉煤灰細(xì)磨來(lái)提高粉煤灰用量和粉煤灰附加值。通過(guò)磨細(xì)可以提高粉煤灰的活性,使其能夠以更大摻量用于水泥、混凝土、墻材等建材產(chǎn)品中。磨細(xì)粉煤灰的市場(chǎng)價(jià)值也會(huì)相應(yīng)提高。目前,我國(guó)已有很多地方將粉煤灰進(jìn)行超細(xì)粉磨,以提高其使用價(jià)值。
水泥工業(yè)是最主要的粉煤灰利用途徑。粉煤灰可替代粘土用作水泥原料,也可用作水泥混合材,其中粉煤灰用作水泥混合材應(yīng)用較為普遍。從全國(guó)范圍看,除粉煤灰堆積嚴(yán)重的地區(qū)外一級(jí)粉煤灰市場(chǎng)價(jià)格在50元/噸-150元/噸,將粉煤灰生產(chǎn)出水泥后,由于水泥價(jià)格大大高于粉煤灰,從而可使粉煤灰附加值提高,市場(chǎng)半徑擴(kuò)大。
粉煤灰可用作摻合料用于混凝土生產(chǎn)中。目前,粉煤灰已成為混凝土生產(chǎn)中不可或缺的重要組成部分之一。粉煤灰的應(yīng)用不僅可以減少水泥用量,降低混凝土生產(chǎn)成本,而且可以改善混凝土的性能。隨著我國(guó)建筑向高層化、大型化、現(xiàn)代化發(fā)展,具有高耐久性、長(zhǎng)壽命的高性能混凝土應(yīng)用將越來(lái)越普遍。粉煤灰等工業(yè)廢渣是制備高性能混凝土的關(guān)鍵,因此,利用粉煤灰生產(chǎn)高性能混凝土是粉煤灰綜合利用的重要方向。