宁夏粉煤灰综合利用及对策研究

宁夏粉煤灰综合利用的对策研究

自治区经委课题组

粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后排放的粉状灰粒，是我区主要的工业固体废弃物之一，2005年产生量占全区工业固体废弃物产生总量的48.43％，仅石嘴山市的粉煤灰堆存量已达近2000万吨。在传统生产方式下，粉煤灰的堆积不仅占用大量土地，而且还会给周围环境造成巨大污染，破坏生态平衡。

据不完全统计，目前欧美发达国家粉煤灰的利用率已高达70％～80％，而2005年我区的利用率为32.57％。随着宁东能源化工基地的建设，我区火力发电装机容量将快速增长，必将产生更大数量粉煤灰。在发展循环经济的新生产方式下，粉煤灰作为资源，经综合利用，不仅能完全消除其对生态环境的威胁，还可创造出可观的社会财富。因此，加大对粉煤灰的综合利用的研究，对我区治理环境污染，提高资源综合利用率，节约土地资源，促进资源节约型社会和环境友好型社会的建设就显得十分重要。

一、我区粉煤灰产生和利用特点。

（一）在工业固体废弃物中所占的比重大。

我区工业固体废弃物主要是粉煤灰、煤矸石、尾矿、冶炼废渣、炉渣等。2005年，全区工业固体废弃物产生量691.08万吨，比上年增长7.19％；其中粉煤灰产生量334.56万吨，比上年增长11.53％，粉煤灰产生量占全区工业固体废弃物产生量的48.41％，排在各种固体废弃物产生量第一位。（见图1）。

（二）综合利用比例较低。

2005年，全区综合利用粉煤灰108.99万吨，占全区粉煤灰产生量的32.57％的，比上年的91.28万吨增长19.4％。其中石嘴山市综合利用量38.89万吨，占全区粉煤灰产生量的35.68％，排在第一位；吴忠市综合利用量28.79万吨，占全区粉煤灰产生量的26.41％，排在第二位；中卫市综合利用量27.59万吨，占全区粉煤灰产生量的25.31％，排在第三位。（表1）

图1　2005年全区工业固体废产生情况

表1　全区粉煤灰综合利用情况

（三）排放地区分布比较集中。

截止到2005年底，我区火电装机容量已达476万千瓦，发电量295亿千瓦时。石嘴山和青铜峡是我区火力发电集中的地区，装机容量分别为220万千瓦和190万千瓦（不包括已投用的小型企业自备电厂），因此产生的粉煤灰量也集中在这两市（见表2）。其中，石嘴山市粉煤灰产生量205.15万吨，占全区粉煤灰产生总量的61.30％，排在第一位；吴忠市（主要是青铜峡市）81.48万吨，占24.35％，排在第二位。

表2　全区粉煤灰产生情况

总体来看，石嘴山市粉煤灰的产生量、利用量均居全区之首，其次为吴忠市和中卫市。按当年产生量计算，2005年，银川、中卫两市粉煤灰综合利用量占各自区域内粉煤灰产生量的比率都超过了85％，分别达到95.88％和85.21％，吴忠和石嘴山市较低，分别为35.33％和18.96％。固原市无粉煤灰产生（图2）

（四）排放行业集中度较高。

我区的粉煤灰主要产生于电力、热力的生产和供应业、化学原料及化学制品制造业两个行业，2005年产生量分别为301.49万吨和16.7万吨，分别占全区粉煤灰生产总量的90.09％和4.99％。其中国电石嘴山发电有限责任公司、大坝发电有限责任公司、国电集团大武口发电厂、中宁发电有限公司和国电石嘴山发电厂等5家企业的粉煤灰产生量累计占全区粉煤灰产生量的94.22％。（表3）

表3　2005年我区火力发电企业粉煤灰产生情况

（五）综合利用领域不宽广。

从我区粉煤灰的综合利用现状看，建材行业是主渠道，2005年，全行业综合利用粉煤灰约85万吨，占全区利用量的78％，主要是将粉煤灰用于水泥、新型墙体材料和商品混凝土的生产。虽然近几年粉煤灰的综合利用量不断增加，但全区粉煤灰综合利用率仍然低于国家平均水平。

二、我区粉煤灰综合利用的突出问题

粉煤灰综合利用应是当前我区资源综合利用的突破口之一。但目前还存在着一些突出问题。

（一）产生量增长势头强劲。2001年、2002年、2003年、2004年、2005年，我区产生的粉煤灰分别为161.55万吨、117.13万吨、223.88万吨、299.97万吨和334.67万吨，年均增长19.97％，快于自治区国民经济的增长和工业发展速度。由于宁东能源重化工基地的建设，将使我区重化工业总量迅猛膨胀。到2010年，我区煤炭开采量将从2005年的2660万吨增至4500万吨，火电装机容量将由2005年的476万千瓦增至1320万千瓦，如果按现在运行水平计，需消耗电煤约3600万吨，产生粉煤灰约640万吨，净增200多万吨。如果综合利用跟不上，届时必将产生严重的生态环境问题。

（二）利用领域亟待拓宽。近年来，在国家资源综合利用税收优惠政策等的引导下，我区水泥行业加大了工业固体废弃物的掺量，全行业粉煤灰综合利用量从2002年的40万吨增长到2005年的60万吨。如果今后几年还能够保持这个增长态势，到2010年可综合利用120万吨。但我区水泥产量2005年为567万吨，2010年前后，总产量约1000万吨，将达到全区人均水泥消费量饱和点。按现在水泥综合利用水平估算，综合利用量只能达到100万吨左右，占粉煤灰产生量的比例没有明显的增加。水泥的增长空间不足制约了粉煤灰的综合利用空间。目前我区粉煤灰综合利用的另一个渠道是新型墙材和商品混凝土，目前全区已有新型墙材企业74家，但使用粉煤灰做主要原料的目前只有4～5家，年产量1.5亿标块，占全区新型墙材总量的13％左右，粉煤灰用量约20万吨。即使产量再翻一番，利用量也只有40万吨，而且新型墙材受产销能力和市场认可度的限制，增长幅度有限。

（三）成本、技术因素阻碍综合利用进一步发展。由于受利益趋动作用，我区部分产生粉煤灰企业对综合利用企业的用灰仍存在变相收取各种不合理费用的现象，造成粉煤灰综合利用产品成本增加，市场难以迅速扩展。与此同时，宁夏建材研究院是我区较早进粉煤灰技术开发研究与利用的科研单位，也取得了一定科研成果。但由于近年资金投入不足，开发力量薄弱，对粉煤灰综合利用的研究已处于基本停滞状态。

三、粉煤灰综合利用的主要领域和发展方向

在大力发展循环经济的理念指导下，近年来，国内外在综合利用粉煤灰方面取得了突破性进展，取得了巨大的生态环境和经济社会效益。概括起来，粉煤灰综合利用在以下几个方面取得了大的进展：

（一）粉煤灰在建材方面的广泛应用

1、制取粉煤灰水泥和作为混凝土基本材料。

由于粉煤灰是一种火山灰质材料，其中的SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃成分占70％左右，在水的存在下可与碱金和碱土金属发生“凝硬反应”，所以粉煤灰可以作为一种优良的水泥和混凝土的掺和料使用，通过调整水泥和粉煤灰的配比，可以制成后期强度大，收缩小，渗透性强的混凝土。水泥制造业是目前我区粉煤灰综合利用量最大的途径，占粉煤灰综合利用约65％。(www.xing528.com)

2、粉煤灰制砖。

粉煤灰制砖是我国目前粉煤灰综合利用量大面广的项目，其特点是工艺简单，建厂速度快，吃灰量大。粉煤灰和黏土、页岩、煤矸石混合分别作成不同类型的烧结砖，粉煤灰的一般掺量在30％～50％。目前国家在进一步加大淘汰黏土砖的力度，粉煤灰制砖大有可为。宁夏昌鑫新型建材公司年产2亿块标砖页岩粉煤灰烧结砖生产线，与实心黏土砖相比，一年可治理利用近20万吨粉煤灰，节约标煤4.5万吨，减少粉煤灰堆存场地400多亩。目前一期年产8000万标砖工程已投入生产。

3、粉煤灰制各种砌块。

利用粉煤灰可以制成各种大型砌块和板材。以粉煤灰为原料，在加热条件下，与石灰、石膏、水泥、骨料等原材料反应，成为具有必要硬度的建筑材料。

4、粉煤灰在筑路及工程填筑中的应用

粉煤灰筑路和工程填筑投资少，上马快，只要提供灰的运输工具和摊铺、碾压机械就可以施工，同时用灰量大，对灰的质量要求不太严格，且压实的粉煤灰有一定自硬性。但由于我区目前公路等级提高较快，筑路多采用水泥、砂石作稳定层和垫层，已较少使用粉煤灰。

（二）粉煤灰在农业方面的应用

目前，我国粉煤灰在农业方面的应用研究主要是改土效果和肥料价值。粉煤灰中的硅成分不能被农作物吸收，但由于其中的SiO₂与Mg（OH）₂、KOH在900度的高温下可以烧结成化合物，而这种化合物中的硅、镁、钾等元素易被农作物吸收，因此，粉煤灰通过技术加工可以制成肥料。由于粉煤灰的组成以微细玻璃为主，细砂约占80％，所以粉煤灰还可以作为土壤改良剂，主要用于改良黏性和酸性土壤。

另外，粉煤灰磁化肥具有明显的增产作用。粉煤灰磁化肥是以粉煤灰为载体，加上有效养分，具有独特磁作用的肥料，其营养丰富，可以提高化肥的利用率，而且可以大量利用粉煤灰。

（三）粉煤灰在污水处理方面的应用

粉煤灰由于多孔、比表面积大，具有一定的活性基团，因此，能吸附污水中的悬浮物，脱除有色物质，降低色度，吸附并除去水中的耗氧物质。粉煤灰还具有一定的除臭能力。有资料报道，粉煤灰对采油废水COD和氨氮去除率超过20％。因此，通过粉煤灰治理废水，对环境保护具有非常重要的现实意义。

（四）粉煤灰在烟气脱硫方面的应用。

近几年来，国内外开展对粉煤灰制脱硫剂的研究结果表明，用粉煤灰制成的脱硫剂的脱硫效率要高于纯的石灰脱硫剂。在适当的灰/石灰比和反应温度时，脱硫率可达到90％以上。

（五）粉煤灰的精细利用。

粉煤灰是一种混合物，包含着品种繁多的物质，精细利用则是将它们一一分选出来，按各自的特性，将其中高附加值的品种充分利用，进一步提高粉煤灰综合利用水平。

我国已经形容开发的精细项目主要有：高铁玻璃珠的分选，用于生产铁；漂珠（空心玻璃珠）的分选，用于生产高强轻质保温耐火材料；碳粒的分选，用于制作工业碳素制品；提取氧化铝或氢氧化铝，用于生产铝、铝合金或阻燃剂和高温耐火材料的添加剂；取代或部分取代填塑材料，用于生产各种塑料制品。磨细的粉煤灰用于涂料中的填料等。此外还可从粉煤灰中回收用金属，如金属镓。

由于我区石嘴山境内各电厂的粉煤灰三氧化二铝含量成分都比较高（表4），为今后我区开展粉煤灰提取氧化铝奠定了原料基础。

表4　全区主要电厂粉煤灰化学成分化验报告

四、提高我区粉煤灰资源综合利用水平的措施和办法

针对我区十分严峻的粉煤灰综合利用形势，各级政府、有关部门和企业都要积极行动起来，整合政策、资金、技术、市场资源，形成合力，采用循环经济的理念，努力提高资源综合利用率，减少排放，在促进经济发展的同时保护好生态环境，共建节约型社会。现根据我区粉煤灰综合利用的现状，结合自治区实际，提出以下建议。

（一）加大政策推动力度。继续完善政策体系，创新工作机制，深入贯彻落实自治区《加快推进清洁生产的实施意见》，修订自治区《资源综合利用管理办法》等政策法规，尽快出台新的《宁夏回族自治区粉煤灰综合利用管理办法》。可以通过政策引导，对粉煤灰综合利用企业和项目优先给予贷款、税收等方面的优惠。将国家和自治区的各项税收优惠政策落实到具体企业，并积极争取国债资金支持，调动各企业综合利用粉煤灰的积极性。

（二）建立政府推动与市场调节的综合利用机制。粉煤灰综合利用要坚持“以用为主”，实行“因地制宜、多种途径、各方协作、鼓励用灰”和“谁排放、谁治理、谁利用、谁受益”的原则，不断扩大利用面，增加利用量，提高利用率。一是排灰单位对用灰单位在指定取灰地点自行装运未经加工的粉煤灰不得收费和变相收费，并应当为取灰提供方便。排灰单位为用灰单位提供装卸、运输服务的，其收费标准不得高于当地装卸和运输服务费用的平均水平。排灰单位经过加工并符合国家或行业标准的成品粉煤灰，其价格由供需双方自行商定。二是距离燃煤电厂二十公里范围内一律不得新建、扩建黏土砖瓦厂。已建成的黏土砖厂，必须对生产工艺进行限期改造，掺用粉煤灰和其他工业废渣。三是凡具备粉煤灰综合利用的建设项目和工程，设计部门应当将使用粉煤灰及其建材制品纳入设计方案，施工单位应当按照设计要求使用粉煤灰及其建材制品。

（三）积极拓宽和鼓励粉煤灰综合利用领域。要鼓励以粉煤灰为主要原料，生产建筑材料及制品。一是鼓励水泥生产企业增加粉煤灰掺量；新建、扩建的水泥生产线，要将消化包括粉煤灰在内的工业固体废弃物作为主要设计依据，充分发挥水泥产业消化粉煤灰主渠道的作用。二是凡具备粉煤灰综合利用条件的建筑和道路工程，设计部门必须将充分利用粉煤灰及其制品纳入设计方案，建设施工单位必须确保使用。三是要切实贯彻好《自治区推广新型墙体材料管理规定》等政策，加快“禁实”进程，在银川、石嘴山、吴忠等地级市全面“禁实”的基础上，扩大范围，县城、小城镇和农村延伸，并于2007年前后，在银川等地级城市全面“禁粘”。同时迅速提高利用粉煤灰等工业固体废弃物生产新型墙体材料的能力，加大推广新型墙体材料的力度，消化粉煤灰，保护土地资源，保护环境。四是鼓励复垦塌陷区等粉煤灰大宗用量项目的建设。

（四）采用循环经济理念推动粉煤灰综合利用。要充分调动我区建材科研机构的积极性，加快科技进步和新技术开发力度，进一步研究探索适合我区区情的粉煤灰利用先进实用技术。通过采用循环经济的理念，加快推进粉煤灰提取氧化铝、粉煤灰造纸等重大粉煤灰综合利用项目的研究和实施。形成并完善煤炭——发电——粉煤灰－氧化铝－电解铝－水泥和墙体材料、粉煤灰－造纸等循环产业链的发展。鉴于粉煤灰中提取氧化铝产生的硅钙渣很大（提取工吨氧化铝，消耗3～4吨粉煤灰，产生8吨硅钙渣），要消废渣必须依托一家大型水泥企业来进行，另外，粉煤灰中提取氧化铝锫烧工艺在回转窑中进行，其技术基本与水泥生产相近。因此建议由宁夏赛马水泥集团公司牵头，联合有关发电公司成立粉煤灰提取氧化铝工作小组，开展项目前期准备工作。等条件成熟后，组建集资金、资源、技术相对优势的生产氧化铝股份公司。同时要对粉煤灰在改良土壤、脱硫、污水处理等有效利用途径进行联合技术攻关，提高其利用价值，并加强研究成果的产业化，同时注重推广。

（五）尽快组织实施一批粉煤灰综合利用大项目。要通过项目提高我区的粉煤灰综合利用率。一是加快宁夏昌鑫新型建材有限公司年产2亿块标砖页岩、粉煤灰烧结砖生产线的建设，尽快达标达产，年利用粉煤灰超过20万吨；二是开始实施宁夏建材集团宁东资源综合利用项目，在宁东建设大型粉煤灰墙材生产线，积极发展高强度、高孔度率、高掺量的粉煤灰烧结空心砖、粉煤灰加气混凝土、粉煤灰蒸压砖等制品。

（六）加大对综合利用的支持力度。建议对年用灰量大于3000吨的企业或工程，由排灰单位按照实际用量给予用灰单位一定运费补贴。经自治区有关部门认定的运输粉煤灰的专用车辆，不再收取过路过桥费。建立粉煤灰综合利用专项资金，对粉煤灰综合利用技改、科研项目进行补助，对粉煤灰综合利用先进单位和个人进行奖励。

（七）大力宣传粉煤灰综合利用的典型经验。要通过媒体等形式，对自治区粉煤灰综合利用的先进单位进行宣传和表扬，积极推广循环经济理念，引导企业和社会各界自觉开展粉煤灰综合利用工作。对严重污染环境的行为进行批评和处罚，营造良好的工作氛围和社会环境。

课题主持单位：自治区经委

课题组组长：解孟林

课题组副组长：赵小平

课题组成员：石新民　郭聿维

2006年11月