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二、国内外粉煤灰综合利用现状
(一)我国粉煤灰综合利用现状
我国粉煤灰综合利用工作,长期以来一直受到国家的重视。
50年代已开始在建筑工程中作混凝土、砂浆的掺和料,在建筑工业中用来生产砖,在道路工程中作路面基层材料等,尤其在水电建设大坝工程中使用最多;
60年代开始粉煤灰利用重点转向墙体材料,研制生产粉煤灰密实砌块、墙板、粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰粘土烧结砖等;
近年来,粉煤灰的排放量、利用率呈同步增长:
1990年粉煤灰排放量为6700万t,利用率为28.3%;
1995年排放量为9936万t,利用率42%;
2000年排放量为1.2亿t,利用率为58%;
2005年排放量为3.02亿t,利用率为66%;
2010年排放量为4.8亿t,利用率为68%。
2015年排放量预计达到5.8亿t,《大宗固体废物综合利用实施方案》提出综合利用率目标为70%。
目前我国粉煤灰的综合利用领域主要有以下几类:
建材产品:
约占利用总量的45%左右,主要用于粉煤灰水泥(掺量30%以上),代粘土做水泥原料,普通水泥(掺量30%以下),硅酸盐承重砌块和小型空心砌块,加气混凝土砌块及板,烧结陶粒,烧结砖,蒸压砖,蒸养砖,高强度双免浸泡砖,双免砖,钙硅板,大体积混凝士,泵送混凝土,高低标号混凝土,灌浆材料等。
道路工程:
约占利用总量的20%,主要用于粉煤灰、石灰石砂稳定路面基层,粉煤灰沥青混凝土,粉煤灰用于护坡、护提工程和刚粉煤灰修筑水库大坝等。
农业:
约占利用总量的15%,主要用于改良土壤,制作磁化肥,微生物复合肥,农药等。
填筑材料:
约占利用总量的15%,主要有:粉煤灰综合回填,矿井回填,小坝和码头等的填筑等。
提取矿物和高附加值利用:
约占利用总量的5%,主要有:粉煤灰中提取微珠、碳、铁、铝,洗煤重介质,冶炼三元合金,高强轻质耐火砖和耐火泥浆,作为塑料,橡胶等的填充料,制作保温材料和涂料等。
(二)欧洲粉煤灰综合利用现状
按照欧洲煤炭燃烧产物协会(ECOBA)公布的数据,欧洲近年粉煤灰综合利用情况。
(三)美国粉煤灰综合利用现状
1914年,美国Anon发表《煤灰火山特性的研究》,首先发现粉煤灰中氧化物具有火山灰特性。
美国伯克利加州理工学院的R.E.维斯1933年后开始系统研究粉煤灰在混凝土中的应用,并扩展到各利用领域。
二战之后,尤其是冷战时期爆发的石油危机之后,许多国家发电厂的燃料结构转向煤炭。随之而来的是大量灰渣的排放,使得粉煤灰的综合利用逐渐形成了一个新兴产业。
按照美国粉煤灰协会(ACAA)公布的数据,美国近年粉煤灰综合利用情况。
(四)日本粉煤灰综合利用现状
日本1955年首先在大坝中使用粉煤灰。从1955年至1968年共建筑了27座粉煤灰混凝土水坝,而后在建筑、道路、桥梁等工程中大量应用。
根据日本煤炭能源中心(JCOAL)提供的数据显示,2006年日本粉煤灰使用量为1065.7万吨,各利用方向占利用总量的比例。
2007年日本粉煤灰产生量1199万吨,有效利用1163万吨,有效利用率97%。各利用方向占有效利用总量的比例。
由于粉煤灰产生量逐年增加,而水泥产量不断减少,虽然增加了粉煤灰替代粘土作为水泥原料的比例,但也已经接近极限。因此,日本近年来又进行了以下方面的探索:
兵库县赤穂市的basalt工业株式会社用粉煤灰开发生产各种耐腐蚀、耐高温、重量轻的管材,出口30多个国家地区。
NEC利用粉煤灰开发出了阻燃性聚碳酸脂树脂。
三井造船株式会社研发粉煤灰的改质除碳技术。
JFE控股公司利用粉煤灰和煤矸石等工业固体废料为原料,使用电热还原法直接制备铝硅铁合金。
旭硝子株式会社以粉煤灰、硅砂、水泥、石灰等为主要原料,研发轻质加气混凝土板材。
东北発电工业(株)东京営业所用粉煤灰研发水処理剤「FA-MICS」。具有多孔粒子特性,具有很强的吸附有害化学物质的功能。
自然応用科学(株)用粉煤灰研发微晶玻璃。
(株)竹中道路用粒径用粉煤灰研发出高强度、低吸水率的彩色铺路材料。
(株)神戸制钢所:用粉煤灰研发出了透水系数为1×10-2cm/sec,压缩强度为16N/mm2,空隙率8~18%的透水性及强的混凝土材料。
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