前言

  2017年，繼續(xù)受建筑建材行業(yè)下行，水泥行業(yè)去產(chǎn)能，煤炭?jī)r(jià)格波動(dòng)等因素影響，我國(guó)粉煤灰綜合利用遭遇嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，幾乎全國(guó)范圍內(nèi)粉煤灰市場(chǎng)都出現(xiàn)了量?jī)r(jià)齊降的問題。與此同時(shí)，2018年1月1日環(huán)境保護(hù)稅法即將實(shí)施、新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2017發(fā)布，對(duì)粉煤灰的綜合利用造成了巨大挑戰(zhàn)。

  1 中國(guó)粉煤灰的產(chǎn)生情況

  火電行業(yè)是粉煤灰最主要的產(chǎn)生來源，據(jù)中國(guó)電力聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2017年1-6月份，全國(guó)規(guī)模以上電廠火電發(fā)電量22215億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)7.1％，增速比上年同期提高10.2個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)2016年度中國(guó)粉煤灰行業(yè)發(fā)展報(bào)告，2016年中國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量約為5.65億噸，可以推測(cè)2017年中國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量約為6.0億噸，較2016年略有增長(zhǎng)。

  2 中國(guó)粉煤灰綜合利用的主要方向

  2.1 粉煤灰細(xì)磨

  粉煤灰細(xì)磨是提高粉煤灰用量和粉煤灰附加值的重要途徑。通過磨細(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。通常主要將二級(jí)粉煤灰和三級(jí)粉煤灰磨細(xì)至一級(jí)灰水平。

  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。超細(xì)粉煤灰比表面積一般為700-1000m²/kg，在425水泥中的摻加量可高達(dá)45%。也可以將粉煤灰磨細(xì)至比表面積2000m²/kg以上并改性后，用于替代炭黑或非金屬礦粉用作橡膠、塑料等工業(yè)的填料。

  2.2 粉煤灰用于水泥生產(chǎn)

  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。一般粉煤灰在水泥中的摻加量為15%-30%，超細(xì)粉煤灰摻量更高。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50-150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。

  2.3 粉煤灰用于混凝土生產(chǎn)

  粉煤灰可用作摻和料用于混凝土生產(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工作性能。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。

  2.4 粉煤灰生產(chǎn)新型墻材

  粉煤灰可作為蒸壓磚、加氣混凝土砌塊和板材等新型墻材的主要原料。隨著建筑節(jié)能、墻體材料革新工作的推進(jìn)，這些比傳統(tǒng)墻材更為節(jié)能更為環(huán)保的墻體材料產(chǎn)品必要會(huì)得到大力推崇和發(fā)展。在粉煤灰產(chǎn)生量大的地區(qū)，利用粉煤灰替代粘土等資源生產(chǎn)新型墻材產(chǎn)品是當(dāng)下也是未來的發(fā)展方向。

  2.5 粉煤灰生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)制構(gòu)件利用

  粉煤灰直接生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，可以很好地解決生產(chǎn)水泥時(shí)早期強(qiáng)度低的問題。將粉煤灰制成管樁、涵管等市政工程材料，包括軌枕等道路工程材料，以及一些海洋工程材料等預(yù)制構(gòu)件，一方面可以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、抗腐蝕性等使用性能，另一方面也大大提升了粉煤灰的價(jià)值，使其運(yùn)輸半徑更大。

  2.6 粉煤灰生產(chǎn)建筑部品

  建筑工業(yè)化是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過可靠的連接方式將構(gòu)件組裝，這樣既能夠提高生產(chǎn)效率，縮短建設(shè)周期，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少資源能源消耗。目前，德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家建筑工業(yè)化的程度已經(jīng)非常高，建筑工業(yè)化是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。利用粉煤灰生產(chǎn)屋面板、隔墻板等建筑部件，用于組合式住宅、集成建筑的建造，是未來粉煤灰應(yīng)用的重要方向之一。

  2.7 粉煤灰用于被動(dòng)房建設(shè)

  利用粉煤灰生產(chǎn)粉煤灰陶粒以及具有自保溫性能的陶粒混凝土，進(jìn)而用于被動(dòng)式房屋等低能耗甚至零能耗建筑的建設(shè)，是未來粉煤灰綜合利用的又一個(gè)重要方向。與普通建筑相比，被動(dòng)式房屋和建筑可節(jié)省能耗高達(dá)90%以上。從2012年我國(guó)第一個(gè)被動(dòng)房屋示范項(xiàng)目—秦皇島“在水一方”項(xiàng)目開始，被動(dòng)式房屋在我國(guó)得到迅速發(fā)展，各個(gè)地方和相關(guān)行業(yè)都在積極推進(jìn)被動(dòng)房的發(fā)展。充分利用粉煤灰的優(yōu)良性能，將其用于被動(dòng)房建設(shè)對(duì)于未來粉煤灰綜合利用十分重要。

  2.8 粉煤灰提取有價(jià)元素

  粉煤灰中含有硅、鋁、鐵、碳、鎵、鍺等多種有用元素，利用粉煤灰為原料提取相關(guān)有價(jià)元素，是未來實(shí)現(xiàn)粉煤灰高附加值利用的重要途徑。目前，粉煤灰選碳和選鐵技術(shù)已比較成熟，分離提取氧化鋁、白炭黑、金屬鎵等技術(shù)也已取得重要進(jìn)展。國(guó)外也有研究人員根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆勖夯姨攸c(diǎn)在從事粉煤灰提取磷、鎂等元素的相關(guān)研究工作。提取有用元素后的粉煤灰還可以用于建材生產(chǎn)，進(jìn)行綜合利用，避免粉煤灰殘?jiān)纬啥挝廴?。目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，粉煤灰提取氧化鋁僅大唐國(guó)際再生資源開發(fā)有限公司年產(chǎn)20萬噸氧化鋁生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行。

  2.9 粉煤灰生產(chǎn)陶瓷磚、石油壓裂支撐劑等產(chǎn)品

  2014年，我國(guó)第一條粉煤灰陶瓷磚生產(chǎn)線順利投產(chǎn)并成功生產(chǎn)出了粉煤灰陶瓷磚產(chǎn)品。近來，我們也看到國(guó)內(nèi)外陸續(xù)有相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了由粉煤灰向地板、家具、耐火材料、石油壓裂支撐劑等產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了粉煤灰市場(chǎng)由區(qū)域市場(chǎng)向全國(guó)各地乃至海外市場(chǎng)的擴(kuò)張。利用新技術(shù)生產(chǎn)陶瓷磚、石油壓裂支撐劑等高附加值產(chǎn)品是粉煤灰特別是煤電產(chǎn)業(yè)粉煤灰綜合利用的重要方向。

  2.10 粉煤灰用于道路工程

  粉煤灰是一種優(yōu)良的道路工程材料。粉煤灰用于道路工程的主要形式包括作為輕質(zhì)填料用于路堤回填，作為膠凝材料與石灰、碎石等材料行程穩(wěn)定類道路基層，以粉煤灰混凝土形式用于道路路面等?，F(xiàn)階段，粉煤灰第二大應(yīng)用領(lǐng)域便是道路工程，包括橋梁和涵洞等基礎(chǔ)設(shè)施，僅次于建材行業(yè)。未來，道路工程依然是粉煤灰資源化利用的主力軍之一。

  3 中國(guó)粉煤灰綜合利用的主要問題

  3.1 環(huán)保稅法頒布，粉煤灰處置利用壓力大火電發(fā)電仍然是我國(guó)最主要的電力來源。因此，我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量仍將維持在較高水平，未來幾年產(chǎn)生量預(yù)計(jì)在5.6-6.1億噸/年，穩(wěn)居世界第一。環(huán)境保護(hù)稅法將于2018年1月1日正式實(shí)施，屆時(shí)粉煤灰處置和利用不符合國(guó)家或地方環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的，將收取25元每噸的環(huán)保稅，一方面將給粉煤灰產(chǎn)生單位帶來巨大壓力，另一方面也將督促粉煤灰的處置和綜合利用。

  3.2 新國(guó)標(biāo)修訂，循環(huán)流化床粉煤灰利用難新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2017，明確指出粉煤灰不包括循環(huán)流化床鍋爐燃燒收集的粉末。近幾年來循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，循環(huán)流化床灰渣年排量已超過1億噸，然而新國(guó)標(biāo)的出臺(tái)，循環(huán)流化床灰渣在水泥混凝土中的應(yīng)用無標(biāo)準(zhǔn)可依，而水泥混凝土是主要的利用方向，綜合利用比較困難，急需制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

  3.3 地區(qū)利用不均衡中國(guó)粉煤灰存在著嚴(yán)重的地區(qū)分布不均衡的問題。在東南沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)以及一些大型城市，粉煤灰已經(jīng)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。目前，未被綜合利用的1億多噸粉煤灰基本都集中在這些區(qū)域。如何更好地利用掉這些地區(qū)的粉煤灰，近年來一直是中國(guó)粉煤灰行業(yè)一個(gè)重要的且有待破解的難題！

  3.4 市場(chǎng)需求下降受到下游建筑及建材行業(yè)不景氣的影響，我國(guó)粉煤灰的市場(chǎng)需求大幅下降。根據(jù)亞洲粉煤灰協(xié)會(huì)和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)粉煤灰材料分會(huì)的調(diào)研情況來看，我國(guó)絕大部分地區(qū)粉煤灰市場(chǎng)都出現(xiàn)了量?jī)r(jià)齊降的局面，包括南京、上海等地區(qū)，粉煤灰供不應(yīng)求的情況沒有了，甚至在以往的銷售旺季，也有近1/3的粉煤灰銷售不掉。

  3.5 堆存粉煤灰缺乏科學(xué)處置據(jù)估計(jì)，我國(guó)粉煤灰的歷史堆存量至少有25億噸，并且還在以每年約1.5億噸的速度增加。這些粉煤灰粉煤灰主要以干排粉煤灰形式堆存在儲(chǔ)灰場(chǎng)（landfills）或濕排粉煤灰的形式儲(chǔ)存在灰壩（Ponds）中，且絕大部分集中在山西、內(nèi)蒙古等煤電集中區(qū)域。這些歷史堆積的粉煤灰還缺乏科學(xué)有效的處置防護(hù)措施，對(duì)環(huán)境和人類健康存在嚴(yán)重威脅，無害化處置問題嚴(yán)重。

  4 結(jié)語

  未來一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量還將維持在較高水平，不但西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)將面臨更加嚴(yán)重的新老粉煤灰堆存和產(chǎn)能過剩問題，發(fā)達(dá)的東部地區(qū)也可能會(huì)有越來越多的地區(qū)面臨粉煤灰的深加工和綜合利用問題；總體形勢(shì)比較嚴(yán)峻。

  但是，隨著國(guó)家環(huán)保政策的不斷嚴(yán)厲，以及行業(yè)和企業(yè)對(duì)粉煤灰的綜合利用的重視和技術(shù)不斷進(jìn)步，未來我國(guó)粉煤灰資源的開發(fā)和利用渠道將不斷拓寬，東西部將根據(jù)各自資源的特點(diǎn)，充分發(fā)揮政策和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用，深化加工和拓展應(yīng)用領(lǐng)域、不斷擴(kuò)大應(yīng)用份額；我國(guó)的粉煤灰綜合利用的事業(yè)必將迎來一個(gè)更加美好的明天！