城市生活垃圾直接气化熔融过程中熔融灰渣与粉煤灰资源化特性及应用前景之比较

粉煤灰的化学成分主要是SiO2 、Al2O3、Fe2O3、CaO 和未燃炭，另含有少量K 、P 、S 、Mg 等化合物和As 、Cu 、Zn 等微量元素［8 ］。

粉煤灰的化学成分是评价粉煤灰质量优劣的重要技术参数。根据粉煤灰中CaO 含量的高低，将其分为高钙灰和低钙灰。CaO 含量在20 ％以上的叫高钙灰，其质量优于低钙灰。另外，粉煤灰的烧失量可以反映锅炉燃烧状况，烧失量越高造成的能源浪费越大，粉煤灰质量越差。表4 给出了我国的低钙粉煤灰的成分。
表4 我国一般低钙粉煤灰的化学成分（% )

重金属元素（Pb 、Cd 、Cr 、Hg 、As ）在粉煤灰中也是以集合体的形态存在，活性很低，由于具有良好的物化性能，因此，粉煤灰资源化具有广阔的应用和开发前景［l1］。对比熔融灰渣和粉煤灰的物理化学性质，不难发现：

( l ）熔融灰渣和粉煤灰基本化学组成都是SiO2 、Al2O3、Fe2O3 、CaO 。

( 2 ）熔融灰渣中的重金属被包围在玻璃体中，不易被酸碱浸出，二恶英含量低，完全达到环保要求，可以像粉煤灰一样回收再利用。

3 熔融灰渣与粉煤灰资源化比较

3.1 熔融灰渣的资源化利用

表5 描述了熔融灰渣渣作为建材原料的物理性能［l2-13 ］。熔融灰渣具有稳定性好，在物理性能方面可以与普通的商业路基材料相媲美。只要技术得当，城市生活垃圾熔融处理后灰渣完全可以商业化应用。目前，日本、美国、德国等发达国家已经将城市生活垃圾熔融灰渣当作有用资源进行开发利用。（图4 所示）熔融灰渣的资源化利用途径主要有［l4 ] :

( l ）石油沥青路面的替代骨料。

美国联邦公路管理局于上世纪70～80 年代，在休斯敦、华盛顿和费城等地，完成多项含混合熔融灰渣的沥青道路铺筑示范工程，熔融灰渣被分别用于道路粘结层、耐磨层或表层和基层。

( 2 ）水泥或混凝土的替代骨料。

( 3 ）填埋场的覆盖材料。

( 4 ）路堤、路基等的填充材料等。

熔融灰渣作为建筑材料及建材产品主要应用于陆地水泥基及沥青基工程（如道路、停车场等）、海洋建筑和河湖堤坝工程及人行道的异型砖等。

为了使熔融灰渣被充分利用，许多的发达国家纷纷制定熔融灰渣回收再利用的工业标准。

3.2 粉煤灰的资源化利用

为了消除粉煤灰的环境污染和对粉煤灰进行资源性再生利用，世界各国政府投入了大量的人力、物力，经过几十年的努力已相继开拓出了粉煤灰利用的诸多领域。如用粉煤灰生产墙体材料、做水泥混合材、混凝土掺和材料以及铺路、回填等

( l ）粉煤灰作土建原材料和作填充土

粉煤灰能代替砂石、粘土用于高等级公路路基和修筑堤坝。其用作路坝基层材料时，掺和量高、吃灰量大，且能提高基层的板体性和水稳定性。目前我国公路、尤其是高速公路常采用粉煤灰、粘土和石灰掺合作公路路基材料。我国三门峡、刘家峡、亭下水库等水利工程，秦山核电站、北京亚运工程等，以及国内一些大的地下、水上及铁路的隧道工程等，均大量掺用了粉煤灰，一般掺用量25 ％～40 % ，不仅节约大量水泥，并提高了工程质量。利用粉煤灰对煤矿区的煤坑、洼地、塌陷区进行回填，既降低了塌陷程度，吃掉了大量灰渣，还复垦造田，减少了农户搬迁，改善了矿区生态，是一举多得的事情。

( 2 ）粉煤灰作农业肥料和土壤改良剂

粉煤灰具有质轻、疏松多孔的物理特性，还含有磷、钾、镁、硼、铝、锰、钙、铁、硅、等植物所需的元素，因而广泛应用于农业生产。在土壤中直接施用粉煤灰，可改良土质，改善土壤的水、肥、气、热条件，促进作物的早熟和丰产，提高作物的抗旱能力。因其含有大量农作物所必需的营养元素硅、钙、镁、磷、钾等，粉煤灰还可直接用作农业肥料和制造各种复合肥。

( 3 ）粉煤灰混凝土路面砖

粉煤灰混凝土路面砖以水泥和粉煤灰为混合胶结料，再配以粗骨料等，原料经计量搅拌、成型、养护制成。变更成型的模具可制成方砖、连锁路面砖、仿古砖、绿化种草砖（砌块）、路沿砖块及其它形状的路面砖等。成型采用分层布料，即粉煤灰混凝土料和彩色料，还可制成彩色的粉煤灰混凝土路面砖。粉煤灰混凝土路面砖具有普通混凝土砖的优点和用途，但其长期性能更好，用于车行道、人行道、园林道路、广场、亭院、仿古建筑道路、停车场和护坡的绿化等（如图5 所示）。通过砖的形状、颜色、组合图案等变化，使铺砌的路面美化、绿化，有时代感。砖的性能：抗压强度≥20.0 MPa ；抗折强度≥30 MPa ；耐磨性、吸水率抗冻性能符合有关标准的规定［l5 ］。

( 4 ）用粉煤灰作环保材料

利用粉煤灰可开发环保材料：制造人造沸石和分子筛，不但节约原材料，而且工艺简单，生产产品质量达到甚至优于化工合成的分子筛；制造絮凝剂，具有强大的凝聚功能和净水效果；作吸附材料，浮选回收的精煤具有活化性能；还可制作活性炭或直接作吸附剂，直接用于印染、造纸、电镀等各行各业工业废水和有害废气的净化、脱色、吸附重金属离子，以及航天航空火箭燃料剂的废水处理，吸附饱和后的活化煤不需再生，可直接燃烧。