中國粉煤灰應用技術的歷史演變與展望

  ■中國綠色建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟 工業(yè)固廢應用技術專委會特聘專家 王思恭

  工業(yè)固體廢物利用在我國是一項龐大的社會系統(tǒng)工程，是節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要舉措，是確保我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項長遠的戰(zhàn)略方針。據(jù)統(tǒng)計，2015年我國工業(yè)固廢總排量達40億噸，工業(yè)固廢之所以龐大，是因為它包括尾礦、煤矸石、黑色冶金渣、有色冶金渣、建筑垃圾、報廢汽車、拆解家電、廢鋼鐵等方方面面。粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。開展粉煤灰綜合利用，保護環(huán)境，是我國一項長期的技術經(jīng)濟政策。

  在當今，“工業(yè)固廢利用”熱潮下，回顧歷史發(fā)展能夠更好總結(jié)經(jīng)驗，展望未來，更能對今后工作有所啟迪。

  幾十年來，普通低鈣粉煤灰的研究工作始終未停止，上世紀50年代，首先從水泥、砂漿、混凝土中做混合材和摻合料開始研發(fā)，以后又發(fā)展到建材制品、筑路等領域，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，利用率在不斷提高。在一些大中城市，粉煤灰在混凝土中已成為不可缺少的一種材料。在應用過程中，對粉煤灰提出了品質(zhì)要求，自1979年用于水泥和混凝土的國家標準[GB/1596-1979]出臺后，到2005年為止，又陸續(xù)出臺了[GB/T15321-94]、[GBJ146-90]、[GB/T1596-1991]、[GB/T1596-2005]等數(shù)個國家標準及行業(yè)標準，有的省市還制訂了地方標準，完善了對質(zhì)量的要求，為生產(chǎn)應用創(chuàng)造了條件。80年代，聯(lián)合國出資援助中國，派國內(nèi)技術人員赴國外學習考察（筆者曾赴日本進修近1年），國家為鼓勵粉煤灰利用，請國外專家來華技術座談、交流;國內(nèi)各地逐步建立學會、協(xié)會，不定期進行生產(chǎn)、學術交流，為粉煤灰的利用工作推向高潮。

  粉煤灰歷史發(fā)展的幾個階段

  中國的粉煤灰研究和應用技術早在50年代就開始了，當時國家進行大規(guī)模經(jīng)濟建設，水泥屬國撥物資，供應十分緊張。施工用的墻體材料以燒結(jié)粘土磚為主，這就為粉煤灰在砌筑砂漿和抹灰砂漿中的應用打開了局面，后來又發(fā)展了蒸養(yǎng)粉煤灰硅酸鹽砌塊（不用水泥）。現(xiàn)以80年代末為基準點，分前30年和后30年做一簡述：

  1950~1960年，利用原狀粉煤灰以節(jié)約水泥為目的在砂漿中應用，可節(jié)約水泥20%～30%。

  1960~1970年，砂漿、蒸養(yǎng)標磚、蒸養(yǎng)中型砌塊（不用水泥）。

  1970~1980年，“用于水泥和混凝土中的粉煤灰”GB1596-1979國家標準出臺，粉煤灰在混凝土中應用試驗、試點。

  1980~1990年，混凝土中用粉煤灰，行業(yè)規(guī)范出臺，技術人員走出國門，外國技術人員走進國門，進行專業(yè)交流。亞運會混凝土工程大量應用粉煤灰。粉煤灰管理辦法、經(jīng)濟政策相繼出臺。

  1990~2000年，混凝土中摻入粉煤灰，GB1596國標二次修定。

  2000~2010年，商品混凝土大發(fā)展，GB1596三次修定。奧運工程、世博會工程、地鐵工程等混凝土中均摻入粉煤灰。

  歷史演變與分析

  1980年前的30年主要是在一些大城市的科研單位對粉煤灰的應用進行研究工作，結(jié)合工程作為試點，粉煤灰以原狀灰為主，濕排灰品質(zhì)不好，影響其應用。所生產(chǎn)的粉煤灰磚由于設備不配套、質(zhì)量不過關。60~70年代京津滬三個直轄市在粉煤灰利用上形成了各自的特點：北京的硅酸鹽大板，天津的粉煤灰陶粒，上海的硅酸鹽中型砌塊均各自發(fā)揮了歷史作用。但因粉煤灰品質(zhì)和生產(chǎn)設備不達標，市場發(fā)生了變化，影響了粉煤灰的利用。

  1980年后的30年，粉煤灰由于品質(zhì)得到了改善，并出臺了國標、部標、行標、地標等一系列標準，無論是在混凝土中應用，還是在建材制品中的應用均有較快的發(fā)展。粉煤灰應用的目的，由以節(jié)約水泥為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿纳苹炷凉δ苄詾橹鳎绫盟突炷恋取?

  自80年代初開始，中央和地方的相關部門對粉煤灰的研發(fā)很重視，出臺了相關政策。1991年原國家計委辦公廳印發(fā)的“中國粉煤灰綜合利用技術政策及其實施要點”指出“粉煤灰綜合利用技術政策總的原則是：‘認真貫徹、突出重點、因地制宜’和‘鞏固完善、推廣、提高’的方針，把大批量用灰技術作為重點，把提高粉煤灰綜合利用經(jīng)濟效益、社會效益有機的結(jié)合作為主攻方向，鞏固已有的技術成果，逐步完善比較成熟的利用技術，大力推廣成熟的粉煤灰綜合利用技術……”

  發(fā)揮專業(yè)學會的作用。中國建筑學會建材委員會下設粉煤灰學組，每年召開專業(yè)會議，針對當前國內(nèi)粉煤灰領域制定主攻方向，解決研發(fā)道路上出現(xiàn)的問題，使其健康發(fā)展，收獲頗豐。每次會議均寫出“會議紀要”報請相關部門。

  1987年在國家主管部門指導下批準成立了“中國城鄉(xiāng)建設粉煤灰利用技術開發(fā)中心”，不定期召開專業(yè)研討會。由于堅持不懈地開展學術活動和技術交流，全國粉煤灰利用技術不斷創(chuàng)新和提高，各種項目達125項。經(jīng)過專家論證，篩選出54項技術將這些技術分為：推廣應用技術、需要完善的技術和重點開發(fā)研究的課題三大類。

  到了90年代由于限制燒結(jié)粘土磚生產(chǎn)力度加大，粉煤灰的利用達到了高潮，各地均結(jié)合自身的特點搞一些粉煤灰利用項目，甚至出現(xiàn)了幾十種利用途徑。為加強引導，由原國家計委提出并制定了“國標GB/T15321-94（電廠粉煤灰渣排放與綜合利用技術通則）。標準中將粉煤灰綜合利用范圍分成六大類即建材制品、筑路、混凝土及砌筑、回填、農(nóng)業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)、其他。上述“技術通則”于1995年10月1日開始實施（筆者為“通則”的主要起草人之一），該“通則”的出臺對全國的粉煤灰綜合利用指明了方向，起到了推動作用和指導作用。該通則中的粉煤灰綜合利用從內(nèi)容上雖不夠全面，但從全國層面上看，仍具有指導意義。

  國家除制定技術政策外，同時還制定了一系列的減免稅等經(jīng)濟政策。國家級、各省市學會、協(xié)會與國內(nèi)同行開展交流、定期出版專業(yè)期刊。國內(nèi)外設備紛紛打入市場。粉煤灰由濕排改為干排，其品質(zhì)得到了保證，使粉煤灰綜合利用工作得到了快速發(fā)展。

  全國各大、中城市中，粉煤灰在建材制品、商品混凝土、路基、回填均有較大發(fā)展。以商品混凝土為例，粉煤灰已成為不可缺少的一種組份，早已被業(yè)內(nèi)人士認同，如三峽工程、奧運工程、世博會工程、地鐵工程，這些工程中的混凝土中，均使用了粉煤灰，所產(chǎn)生的技術經(jīng)濟效益不可估量。我國每年生產(chǎn)水泥20億噸，按每噸水泥可生產(chǎn)2m³混凝土計，每m³混凝土用50kg粉煤灰，40億m³混凝土需要2億多噸粉煤灰。

  粉煤灰綜合利用的發(fā)展壯大，與上下各級領導強有力的支持和一大批長期在幕后默默無聞，勤勤懇懇的粉煤灰工作者和工程技術人員的操勞是分不開的。在此不得不提出已故學者上海的沈旦申教授，他是發(fā)展粉煤灰在混凝土中應用領域的先驅(qū)，形成了粉煤灰混凝土學說，即“粉煤灰資源整回再造說”、“粉煤灰效應說”、“脈博系統(tǒng)說”、“顆粒形態(tài)減水說”、“粉煤灰勢能說”，“粉煤灰使用效能漲落說”簡稱“飛灰六說”，對粉煤灰混凝土發(fā)展做出了突出貢獻。老一輩的科技工作者和工程技術人員對工作精益求精，任勞任怨，一絲不茍的工作精神值得我們學習。

  80年代中期適于砌筑、抹灰用的“雙灰粉”，由筆者負責研制成功，取得較好經(jīng)濟效益。

  綜上所述，1980年前的30年粉煤灰利用工作，主要是探索試驗、小型工程試點、技術貯備、打基礎、屬于潛伏期。1980年后30年屬于成長、蓬勃發(fā)展壯大期。

  粉煤灰綜合利用中存在的問題

  粉煤灰綜合利用區(qū)域發(fā)展不平衡。受地區(qū)市場影響，資源貧富差異影響，排放與利用矛盾突出，京津滬和東部沿海地區(qū)利用水平較高。綜合利用率達95%以上，供需矛盾突出，發(fā)達地區(qū)粉煤灰供不應求，產(chǎn)灰地區(qū)積存量驚人。歷年排放粉煤灰總量達25億噸以上，造成土地和環(huán)境污染。

  政、產(chǎn)、學、研、用五大層面脫節(jié)。某些院校、科研單位立項課題與市場需求脫節(jié)，生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)能力較弱。

  現(xiàn)有政策體系有待完善。對落后產(chǎn)能、污染環(huán)境、資源浪費，缺乏有效的法律法規(guī)的監(jiān)督管理。用灰企業(yè)優(yōu)惠政策得不到落實。

  對今后我國粉煤灰綜合利用發(fā)展的幾點思考

  確定總方針。在著手執(zhí)行 “十三五”規(guī)劃時，盡早考慮粉煤灰利用走向問題，是值得各級主管部門關注的。以筆者一孔之見，從國家層面考慮，粉煤灰綜合利用的指導方針應是：結(jié)合國情，因地制宜，就地利用、大宗利用、直接利用、加工利用、節(jié)能降耗、市場需求。

  明確重點。鑒于國家節(jié)能、環(huán)保形勢緊迫，粉煤灰利用又一高潮已經(jīng)到來，大有“村村點火，處處冒煙”之勢。粉煤灰已到梳理的時候了，建議召開以大區(qū)范圍的座談會，明確方向，達成共識。當務之急應將重點放在鞏固推廣已有成熟技術項目上來。主攻方向：一是商品混凝土、水泥、新型墻體材料；二是礦井回填，井下利用；三是復墾，回填造地等；四是優(yōu)惠政策的落實。切實解決推廣、應用中的問題。

  以環(huán)保為導向。出于環(huán)保要求，脫硝粉煤灰和循環(huán)流化床粉煤灰日益增多，這些粉煤灰在材性上與普通粉煤灰存在差異，各地在應用時要進行認真檢測。

  如實總結(jié)試點工程。關于利用高鋁粉煤灰提取氧化鋁問題，筆者認為，應搞好試點，在總結(jié)經(jīng)驗和教訓的基礎上進行，避免形成“一擁而上，一擁而下”避免形成“全民煉鋁”的局面。試點有成功也有失敗，切忌騎虎難下。要解決好經(jīng)濟效益與利廢的關系，遵循研發(fā)程序，如實總結(jié)經(jīng)驗和教訓，既報喜也報憂。

  關注研討會的實效。目前某些研討會商業(yè)氣息太濃。研討會應重視解決實際問題，注重經(jīng)驗交流與溝通。使研討會切實起到行業(yè)交流、技術提升的作用。

  觀粉煤灰歷史演變，思未來發(fā)展之前景。群策群力，解決工作中出現(xiàn)的新問題，把粉煤灰綜合利用事業(yè)推向新的高度。

  作者簡介

  王思恭，高級工程師。自1957年起，在50余年的工作中先后在建筑科研單位長期從事粉煤灰研發(fā)和綜合利用工作。曾多次獲國家級、部級和北京市獎勵，所獲科研成果均用于工程實踐，取得顯著的技術、經(jīng)濟和環(huán)境效益。

  曾考取聯(lián)合國獎學金，赴日本研修，研究課題為：粉煤灰混凝土碳化研究；主持并參與有關粉煤灰的國標、行標和地方標準的編制和審議工作；在電廠粉煤灰的排放、利用和管理方面有所建樹。