粉煤灰：环境的罪臣 筑路、造地的功臣(图)
■ 核心提示
变废为宝，将粉煤灰用于建筑工程、道路工程、填海造地、农业应用、资源回收等，建筑材料行业如粉煤灰混凝土、灌浆材料、粉煤灰水泥、粉煤灰陶粒等；道路工程方面可以用于稳定路面基层、护坡、护堤工程等；填筑材料方面可以用于填海造地、矿井回填、小坝码头填筑等；农业应用方面可以用于改良土壤、制作磁化肥、农药等；甚至还可以从中分选空心玻璃微珠，可用于制备耐火涂料、人造防火材料等。
为避免浪费土地资源或造成污染隐忧，治理粉煤灰的途径应该是使其资源化
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海边烂泥塘，石头一砸一个坑
用粉煤灰填泥塘后的土地
通往秦皇岛某造船基地的马路上，大量拖着近百吨石材的大卡车来来往往，好不热闹。可谁又知道这条本是烂泥塘、现承载力达到15t/m2的马路是主要利用粉煤灰修筑的呢？造船基地的相关负责人王志强告诉记者，不仅是马路，连围海造地所用的材料已经不再换填普通的山皮土了，都是来自电厂的废料——粉煤灰。
粉煤灰污染成环境隐忧
——技术背景——
我国以煤炭为主要能源，每年用煤量高达几十亿吨，目前电力大部分是由煤炭产生的。以煤为主的电力工业的大规模发展导致粉煤灰排放量急剧增加，以辽宁秦皇岛为例，2009年该地产生的粉煤灰高达150万吨，2010年，预计全国粉煤灰排放将达3亿吨。
据中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院院长、北京科陶轻建粉煤灰陶粒技术研究院教授解贵介绍，这些粉煤灰给环境带来巨大隐患，粉煤灰中的20%是很容易散播到空气中的空心微珠，富含重金属。一旦风力达到四级，粉煤灰就会扬起，沉降范围可达10万—15万平方公里，从而污染周围的土地。
经过风化及大气降水的淋溶作用，长期堆放的粉煤灰中的微量有毒重金属元素（如铅、镉、汞、砷、铬等）会渗入地下，导致土壤、地表水体及浅层地下水的污染，影响土壤环境和水环境。粉煤灰中的放射性物质起源于原煤，其放射性核素含量因原煤产地、品种不同而存在差异。由于某些煤层中（特别是劣质煤）226镭、232钍、40钾等放射性核素含量较高，燃烧后粉煤灰中的放射性元素也相对富集。
秦皇岛经济技术开发区建设规划管理局副局长俞国存说，每年秦皇岛的火电厂为了处理这些粉煤灰可操了不少心，无论是填到海里，还是找一块地方掩埋，不仅浪费土地资源，还存在污染环境的隐忧。
——技术路径——
利用科技，可变废为宝
解贵教授说，治理粉煤灰的重要途径应该是使其资源化。变废为宝，将粉煤灰用于建筑工程、道路工程、填海造地、农业应用、资源回收等，建筑材料行业如粉煤灰混凝土、灌浆材料、粉煤灰水泥、粉煤灰陶粒等；道路工程方面可以用于稳定路面基层、护坡、护堤工程等；填筑材料方面可以用于填海造地、矿井回填、小坝码头填筑等；农业应用方面可以用于改良土壤、制作磁化肥、农药等；甚至还可以从中分选空心玻璃微珠，可用于制备耐火涂料、人造防火材料等。
“根据秦皇岛沿海城市的特点，就地取材的粉煤灰可以用于填海造地和修筑公路。”
——机理解读——
填海造地——省事
用粉煤灰填海造地，还需要将海里的淤泥清空么？需要加入沙石填埋么？是直接将粉煤灰倾倒入海么？
面对记者的疑问，解院长解答道，粉煤灰填海造地不需要将海里的淤泥清空，利用电厂产出的高钙粉煤灰渣所具有的特殊的活性很大、吸水性很强的特性，通过利用高钙粉煤灰中氧化钙先吸附海底淤泥中所含的水分，再通过中国科陶轻建粉煤灰陶粒技术研究院配置的特种添加剂、氧化钙、流离钙与淤泥按一定比例搅拌反应固化，静置后碾压等过程，形成满足设计地耐力要求的密实性土体结构。该改性土体，类似板体结构，地耐力可达15t/m2，后期不会产生沉降。
修筑公路——可行
和填海造地不同的是，粉煤灰需要先进行处理。解院长说，这些粉煤灰需要加入适当的添加剂生成颗粒，这些颗粒自重轻、强度高、压缩性小、固结快，具有良好的力学性能、板结性、水稳定性和一定的抗冻性。一般来说，路基比较软的公路，都会有三层构成：砂石层、水泥稳定碎石层（采用水泥固结级配碎石，通过压实完成）和混凝土层。粉煤灰完全可以取代砂石层和水泥稳定碎石层。
山海关船舶重工有限责任公司资产管理部部长王志强说，山船重工造船基地经五路、纬二路就是用粉煤灰取代砂石层、水泥稳定碎石层后浇注混凝土修建的，工程于2009年7月通车，经过夏季和冬季大型重载车辆运输通行，到目前为止道路状况良好，验证了粉煤灰修路的可行性。
——使用者说——
山海关船舶重工有限责任公司副总经理姚洪山：
我们2008年从开发区购进419亩土地，由于开发区在填海造地时从地界两侧同时回填，使海底淤泥集中形成一淤泥坑，横亘于我公司地界内。该淤泥坑长95米，宽30米，淤泥深度7米。该处海底平均标高-4米，污泥顶标高+3米。
淤泥坑内的淤泥成流塑性状，扔石迅速沉没，承载力不足0.5t/m2。该位置规划为船体厂房，承载力需达到15t/m2。传统地基处理方法有两种：一是真空预压淤泥处理法，
该方案首先要在造地表面铺设砂垫层，打设袋沙井或塑料排水板，加固土体表面铺设密封膜，在与大气隔绝的情况下抽真空，在抽真空的负压作用下，土体内的水通过排水板等排水系统排除，使土体密实，此方法施工周期长（90天），造价高，而且因面积太小一些单位不愿施工；二是淤泥换填置换法。需要将淤泥清除运走，换填山皮土，经强夯处理后地耐力才能达到15t/m2。工程造价130万元，由于淤泥含盐含碱，污染环境，弃泥点选择十分困难。
我们邀请中国科陶轻建粉煤灰陶粒技术研究院科研人员，利用粉煤灰、特种添加剂和淤泥按一定配比混合后静置固化，产生改性高强路基回填土，改性土体经挖出再分层回填碾压，地耐力达到15t/m2，施工周期仅30天，节约建设资金143万元。
秦皇岛经济技术开发区建设规划管理局局长秦春生：
为验证粉煤灰修路的可行性，我开发区东区疏港路，采用600mm厚粉煤灰取代水稳层+级砂石铺路2800米长，22米宽。工程于2009年5月26日开工，6月25日通车，经6个月填海造地每天上千辆重载车通行，到目前为止道路状况良好。不久开发区填海造地采用粉煤灰将节约亿元资金。
目前秦皇岛热电厂粉煤灰存储量达800万m3,仅有的两个灰池全部处于饱和状态。秦皇岛热电厂多次向市政府申请再建储灰池，考虑到秦皇岛海岸环境及市区整体规划这些因素，秦皇岛市政府对这一申请持否定态度，同时为了不影响电厂正常生产，也在积极寻找更好的解决方案，以便解决灰池已满这一问题，对粉煤灰这一固体废弃物进行有效利用。利用粉煤灰填海造地不仅为秦皇岛热电厂节省了灰池建设资金，同时也为开发区填海造地节省了大笔费用。
秦皇岛市山海关区环境保护局局长侯和录：
粉煤灰作为一种电厂的燃料废渣，过去是很多企业头疼和难办的一件事，大量的粉煤灰需要占用大面积的土地进行堆放，粉煤灰的粉尘造成周边环境被严重污染。建设项目中科学运用粉煤灰的特性，既解决了秦皇岛热电厂废渣处理问题，又大大降低了工程的造价，属于循环经济利用。而且在节约土地、环境保护方面的意义更是非常深远。
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粉煤灰的化学组成
粉煤灰硅含量最高，其次是铝，以复杂的复盐形式存在，酸溶性较差。铁含量相对较低，以氧化物形式存在，酸溶性好。此外还有未燃尽的炭粒、CaO和少量的MgO、Na2O、K2O、SO3等。粉煤灰中的有害成分是未燃尽炭粒，其吸水性大，强度低，易风化，不利于粉煤灰的资源化。粉煤灰中的SiO2、Al2O3对粉煤灰的火山灰性质贡献很大，Al2O3对降低粉煤灰的熔点有利，使其易于形成玻璃微珠，均为资源化的有益成分。将粉煤灰应用于建筑工业，结合态的CaO含量愈高，能提高其自硬性，使其活性大大高于低钙粉煤灰，对提高混凝土的早期强度很有帮助。我国电厂排放的粉煤灰90%以上为低钙粉煤灰，开发高钙粉煤灰不失为改善粉煤灰资源化特性的途径。
