张维
贵州粤黔电力有限责任公司，贵州省盘州市，553505
摘要：随着社会经济的不断发展和人均用电量的逐步提高，我国以煤为基础的能源消费构成在促进社会发展的过程中带来了一个直接问题，即火电厂的灰渣排放以及环境污染、能源浪费等问题。火力发电厂的废弃物已被证明不是废物，而是一种宝贵的能源,合理利用后，是一种价值较高的资源。基于此，本文有必要对火电厂粉煤灰的化学成分进行分析，以实现粉煤灰的有效和综合利用。
关键词：火电厂；粉煤灰；化学成分；特征
引言：
在火电厂的实际运行中原煤会产生大量的废弃物，其中粉煤灰是一种特殊的灰渣，其若能够得到合理利用，便可以变废为宝，节约能源。因此，有必要对粉煤灰的化学成分进行分析，研究其在实际生产生活中的应用。
1 火电厂粉煤灰概述
由于粉煤灰的化学成分特点，粉煤灰可以被综合利用。粉煤灰之所以具有非常特殊的物理性质，主要是其化学成分的作用。粉煤灰的物理性质不是一成不变的，而是随着其化学成分的变化而变化的。粉煤灰是煤炭的主要副产品，当煤在相对封闭的环境中燃烧，没有外界交换时，这类飞灰的主要成分与原煤相同，只是由于高温会出现部分碳挥发。但实际上，火电厂的锅炉是一个相对开放的环境，原煤燃烧过程中，锅炉内部发生物质交换，最终导致飞灰中某些元素缺失。
2 火电厂粉煤灰主要化学成分
2.1含有元素
分析火电粉煤灰的化学性质，首先要明确其主要元素组成。火电厂粉煤灰主要以氧化物形式存在，主要氧化物有：SO3、Na2O、K2O、SiO2、MgO、Al2O3、TiO2、TFeO、CaO、MnO等。氧化物的含量和组成大致按照上面的顺序排列。在单元素含量分析中，硅含量在11.45-31.12wt%范围内；铁含量为1.90-18.51wt%；镁含量为0.05-1.92Wt%；铝含量在6.40-22.91wt%之间；钙含量为0.30-25.10Wt%；钛含量为0.40-1.80Wt%；从以上粉煤灰元素含量分析可以发现，铝和铁的含量高于其他元素。钙和镁的含量相对较低，硫含量不超过国家标准。
2.2粉煤灰的特性
粉煤灰的特性主要包括物理和化学特性。 其物理特性是粉煤灰为白色或灰色粉状物质，表面密度约为0.55-0.80g/cm3。孔隙率在60～75%之间，表面积为2900-4000cm2/g。在光学显微镜下观察粉煤灰，它含有大量物质，比如碳颗粒、磁性氧化铁等。未经科学处理的粉煤灰是一种工业废弃物，长期附着在表面，具有一定的滞留性、未稀释性，存在一定的安全风险。在粉煤灰的运输和储存过程中，若处理不当，会对环境造成诸多影响。
2.3化学成分平均值分析
在同一电厂的静电除尘器中，研究了收集的粉煤灰的特性。从一电场到三电场，飞灰中的硫含量显著增加。大部分能影响环境的微量元素都与硫密切相关，因此可以发现，微量元素的总量和部分元素的浓度也有所增加。粉煤灰中脉石的脆性不同，在不同颗粒下其理化性质也有明显差异。
据统计，二氧化硅、氧化铝、TFeO、氧化钙四种成分在火电厂煤灰中占近90%的比例。在火电厂中，电除尘器用于收集各个子电场中的飞灰，并从前到后分析其主要成分的化学成分。发现这些氧化物的含量存在一定规律。例如二氧化硅含量越来越低，S03和烧损越来越高。其他元素含量不清楚，主要考虑烧失量。为了研究粉煤灰中主要造岩元素在不同电场下的变化规律，先去除烧失量，再分析上述氧化物的含量，发现许多氧化物之间的关系和二氧化硅是明显的，二氧化硅与 TFeO 呈正相关，与剩余氧化物呈负相关。
3 粉煤灰的综合利用
粉煤灰可用于建筑工地，直接与砂浆和混凝土混合。它不需要额外的投资和设备。可直接替代白灰和水泥，不影响施工质量。
此外，粉煤灰具有凝硬性和易性，它可以增加混凝土的强度，从而获得更好的经济效益。
3.1水泥生产利用
在水泥生产厂，可掺入15%的粉煤灰生产普通硅酸盐水泥，如果掺入20～40%的粉煤灰，就是生产粉煤灰水泥。在水泥生产中加入粉煤灰，可以降低水化热，从而减少混凝土因温度而开裂的现象，同时提高混凝土的抗腐蚀性能和抗渗性。此外，添加粉煤灰可以增强混凝土的凝聚力和流动性，同时提高泵送混凝土的效率，减少混凝土在输送过程中的堵塞现象。
3.2烧结粘土砖生产
在烧结粘土砖的生产中，可适当添加粉煤灰，生产粉煤灰烧结粘土砖，可以保护环境，节约资源，从而减少水土流失，提高砖的质量。目前，不少砖厂已在土坯砖生产中充分应用粉煤灰，取得了良好的经济效益和社会价值。
3.3粉煤灰提取氧化铝
氧化铝是粉煤灰的主要成分之一，其在粉煤灰中的含量为15～46%，最高可达50%以上。由于粉煤灰中的大部分氧化铝以铝硅酸盐的形式存在，目前使用化学方法从粉煤灰中回收氧化铝。由于氧化铝在碱和酸中具有“两性”相溶性，从粉煤灰中提取氧化铝的主要方法有：碱法、酸法和酸碱结合法。加大对粉煤灰综合利用的研究，特别是对富含粉煤灰资源的综合利用，不仅有利于减少粉煤灰对环境的污染，也有利于解决我国铝土矿资源短缺的问题，创造良好的经济效益和社会效益。
3.4水工筑坝用灰
由于粉煤灰具有良好的凝硬性，建议在大坝建设中使用粉煤灰，可以提高大坝的坚固性和耐久性，使用简单方便，也可以节约成本。
3.5环境保护
3.5.1治理废水
粉煤灰表面疏松多孔，比表面积大，含有SiO2、Al2O3、CaO等活性基团。它具有物理和化学吸附能力，在一定条件下，能与废水中的有害物质发生反应，产生絮凝沉淀。粉煤灰的改性主要是对粉煤灰进行物理或化学处理，改变粉煤灰的表面和微孔粗糙度，增加比表面积，提高其吸附性能。改性粉煤灰对染料、含酚废水、含磷废水的处理效果明显。
??3.5.2治理废气
粉煤灰在干法脱硫装置中可以很好地吸附废气中的SO2。 粉煤灰中含有的未燃烧碳可以活化和吸附废气中的 NOx 和汞蒸气，废气中的甲苯、二甲苯、芳烃等有机成分在一定条件下也可以用飞灰吸附处理。此外，粉煤灰还含有金属氧化物，如 CaO、MgO、Fe2O3 和 Na2O等，其水溶液呈碱性，可用于SO3和NOx烟尘的处理。
3.6农业
一是促进农作物生长。粉煤灰含有植物所需的N、P、K、Mg等元素，可通过技术加工制成肥料，提高农作物产量，尤其是豆类，可显著增强其固氮能力。此外，粉煤灰能显著提高作物对小麦锈病、稻瘟病、大白菜心病和果树黄叶病的抗病能力。在寒冷地区，粉煤灰还可用于覆盖小麦和水稻幼苗；二是渔业用粉煤灰和碱渣代替水泥制作人工鱼礁。通过实验分析发现，人工鱼礁不仅抗压强度高，而且对海水无污染，成本低。
结语：
火力发电在我国电力工业中是不可或缺的角色，但在日常生产过程中会产生大量的粉煤灰。如果粉煤灰长期堆放，不仅会占用大量土地，还会对生态环境造成严重污染。本文重点分析火电厂利用煤灰降低生产成本，保护生态环境。
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