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煤矸石与粉煤灰的危害及综合利用

近年来,大力推广使用固体废弃物如煤矸石、粉煤灰等作为新型建筑材料,充分挖掘固体废弃物的优势,变废为宝,是未来建筑发展中非常重要的一个环节。

一、煤矸石

煤矸石是工业社会中存储量最大的固体废弃物,煤矸石的主要成分:煤矸石的矿物组成为粘土岩、砂岩、碳酸岩、铝质岩等,煤矸石的化学成分主要是SiO2、Al2O3和C,其次是Fe2O3、CaO、MgO等,此外,也常含有少量Ti和Ca等金属元素。

(1)煤矸石的危害

对土地的影响:随着煤矸石排放量不断增加,占地面积进一步扩大,破坏生态环境,影响了人类的可持续发展。

对环境的影响:露天堆放的煤矸石,一部分经过雨水琳洗,污染地下水和土壤,另外一部分形成地表径流,污染地表水,人类长期饮用含有重金属的水源,会对生命健康造成威胁;煤矸石中含有C元素,长期堆积容易自燃,释放有毒气体,污染大气环境。

对地质的影响:堆积的煤矸石山会出现山体滑坡或者崩塌等地质灾害,对周边居民的生命财产造成威胁。

(2)煤矸石的综合利用

虽然,长期堆积的煤矸石会对环境造成一定的污染,但是,它也是一种可以利用的资源。

分选回收:经过简单工艺,从煤矸石中提取煤、黄铁矿等有用矿物。

能量转化:将含C量高的煤矸石用于发电;提取煤矸石灰渣中的有用元素,如镓、锗等。

生产化工产品:提取煤矸石残渣中的镓、锗等有用元素制备活性炭;用煤矸石制取铝盐产品、硅系列产品。

建筑材料及其他材料:煤矸石砖强度高、热阻大、隔音好、具有广阔的市场前景;研磨后的自燃煤矸石具有的火山灰活性可以生产各种标号的水泥及混凝土;煤矸石也可以制作耐火材料、保温材料,也可以生产农用肥料。

直接利用:废弃的煤矸石直接用来填筑铁路、公路、沟谷、塌陷区、煤矿采空区及废旧矿井。

二、粉煤灰

粉煤灰化学成分主要为SiO2和Al2O3,次要成分为CaO和Fe2O3等;燃烧后的矿物组成可分为晶体矿物和非晶体矿物两类。随着电力工业的迅速发展,粉煤灰的排泄量不断增加。

(1)粉煤灰的危害

大量粉煤灰的堆积,容易产生扬尘,污染大气环境;排入水系会造成水体污染,威胁人体和生物的健康。

(2)国内对粉煤灰的综合利用

(a)建筑材料——粉煤灰水泥:改善混凝土和易性、减少泌水和离析,节约水泥;粉煤灰混凝土:提高混凝土强度、抑制碱骨料反应;烧结粉煤灰砖、砌块:生产周期短、节能、成本低、质量好、保温及耐久性好;粉煤灰陶粒:密度小、强度高、保温性能好、耐火、化学性能稳定。

(b)土力工程——路基填料:粉煤灰多孔、吸水量高、泄水能力强、适合作为路基填筑材料;道路铺装:强度高、不翻浆、抗冻水稳定性好,适合路面铺装。

(c)农业——粉煤灰有效改善土壤结构、提高种子发芽率、改善土壤PH。粉煤灰富含矿质元素,可以制化肥。

(d)化学工业——制造分子筛、拒水粉、提取铝、橡胶复合材料和造纸。

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