1. 绪论

1.1. 什么是粉煤灰

粉煤灰是从煤粉燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，主要来源是火电厂等用煤量巨大的企业^[1]。煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

粉煤灰作为工业三废之一的工业废渣，如果不积极治理会对我们生存的环境以及健康造成极其恶略的影响。粉煤灰对环境的危害主要表现在污染水源、污染大气、占用土地、污染土壤。

污染水源方面，目前，国内对粉煤灰的大批量处理主要是回填，而回填带来的主要问题是粉煤灰潜在的毒性对环境的长期影响，从而对地下水、土壤造成污染。曹良国^[2]等研究了粉煤灰中元素的浸出特性以及对水体的影响。认为若可溶盐、硼及其他潜在毒性元素的含量过高，会导致元素的不均衡以及土壤的板结和硬化。粉煤灰浸出的一些微量重金属元素也会对环境造成影响。同时由于浸出出的元素的环境迁移性，会对环境造成潜在的长期影响。

污染空气方面，一般来讲，对于粉煤灰的处理主要是回填和储灰池存储。电厂粉煤灰属于固体废物中细粒，粉尘随风飞扬，污染大气。于维河^[3]等对七台河市的大气环境状况进行了调查，发现城区SO₂、NO能达到国家空气质量二级标准，但总悬浮物和降尘这两项污染物均超标，尤其是降尘污染较重。

占用土地、污染土壤方面，粉煤灰的贮放方式可分为湿法贮灰与干法贮灰两种。湿法贮灰运行简单、费用低，无噪声污染，输送过程的扬灰污染较易解决。但贮灰场的一次投资较高，解决渗漏与水质污染问题比较困难，灰场贮满后场地的利用较困难，存在着灰浆漏失或溃坝的危险。我国粉煤灰的存储量大，其堆放占用大量土地，而且遇水容易使粉煤灰中的元素渗透到土壤，污染环境。贺玉晓^[4]等研究分析了焦作某电厂堆灰场附近浅层地下水中Cr⁶ 离子的形成原因，主要是由于　堆灰场中的Cr⁶ 离子等污染物经大气降水及冲灰水的淋溶渗入地下造成的^[5]。

目前，粉煤灰已经成为全球每年排放量最为庞大的工业废渣之一，我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加。以我国包头市为例2012年1-6月，包头市全市粉煤灰（渣）排放总量为301.27万吨，同比增长27.7%，同比增排65.38万吨^[6]，如此巨大的增长数值无疑给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。

1.2. 粉煤灰的综合利用

鉴于粉煤灰的巨大危害性，快速高效地处理粉煤灰已经成为全世界的科学家们共同关注的课题，并且经过多年的努力并且已经初有成效。我国粉煤灰处理的方式主要由以下几个方面。