粉煤灰是燃煤取能后继生出来的宝贵资源

　　煤炭在燃烧取能的过程中，其所含的硅、铝、铁、钙、镁、钡等常量杂质成分，分别以相应的氧化物形态在粉煤灰中进一步地富集，其所占的百分比超过原煤质量中占比的数倍甚至数十倍，从而成为可以被精细开发的灰中物质。其中二氧化硅在灰中的占比为33%~63%,氧化铝占比为18%~26%,氧化铁占比为3.6%~4.7%,氧化钙占比为0.8%~9%,氧化镁占比为0.35%~2.2%,氧化钡占比为0.2%~3%.这些成分总体质量之和约占粉煤灰质量的84%~93%,成为对粉煤灰进行精细开发利用的主体提取内容。

　　粉煤灰中还含有种类繁杂的稀散元素氧化物包括砷、镍、锆、钴、铬、锰、钒、铪、锑、钪、锶、钽、铊、钍、铀、钨、镧、铈、锗、钐、铽、镝、镱、镥等70余种，这些元素的氧化物质量之和大约占粉煤灰质量的6%~15%.

　　各地粉煤灰中稀散成分的含量存在巨大差异，当产排的粉煤灰中某些稀散成分含量，达到或超过精细开发要求的占比底线时，都可能成为粉煤灰精细开发和深加工利用的重头资源。

　　在资源日趋紧张、环境不断恶化的今天，各国政府都开始重视二次资源的价值。我国的各级政府和环境监督部门也纷纷制定了相应的环境保护政令和措施。例如，大连市人民政府2008年就下发了在市辖的范围内，凡新建的有较大数量粉煤灰产排的企业，必须同时兴建能够全部消耗所排粉煤灰的配套产业，否则将不准生产的文件。但是，目前对粉煤灰的开发利用，大多集中于“替代型”开发利用为模式，所获取的产品大多也是技术相对简单、粗放和产值不高的初级产品。

　　“替代型”粉煤灰综合利用方式，是用粉煤灰取代某些产品生产中原来的一些配料成分，实现生产出在质量和性能上与传统产品相当的同种产品。例如，以粉煤灰为生产原料或者主体生产原料，用来制砖或者生产硅酸盐水泥或高铝水泥。这两种开发内容的实质仅仅是用粉煤灰取代原来产品中的粘土等原料，以此来实现对废渣粉煤灰进行消耗性利用。同样道理，因为粉煤灰中拥有大量的火山灰类活性物质，一定占比的粉煤灰同样可代替一定份额的水泥、石膏、石灰等物质，完成调配混凝土、生产建筑预制墙体板块和修路、筑坝等多项用途。以上这些开发方式，构成了当今粉煤灰综合利用领域中的主题内容。

　　“替代型”粉煤灰综合利用的工艺原理和实施方法，都相对比较简单，其科技含量一般也不太高，是容易被企业接受和普及的一种利用方式。但“替代型”粉煤灰开发利用的方法，常因产品中被取代的一些物质的原始经济价值较低，导致粉煤灰开发利用所形成的经济效益也十分低下。例如，用粉煤灰制砖或者生产硅酸盐水泥，粉煤灰利用的实质是取代了原产品中的生产原料--粘土的位置。在这种利用方式中，粉煤灰的利用价值基本上等同于粘土的一次性利用的原始价值。这种状况严重地影响了市场经济环境中，大批涉灰企业对粉煤灰开发利用的主动性和热情性。

　　随着科技的进步，行业内的有识之士开始逐步认识到“替代型”粉煤灰开发利用现状的局限性。粉煤灰中富含的资源种类十分繁多，然而仅简单地以粉煤灰取代一些原本广泛存在的廉价资源的开发利用方法，生产一些技术含量和产值相对都不高的低端产品，无疑是对粉煤灰独特的资源性的一种漠视。

　　精细提取和深加工是粉煤灰全面开发利用的发展方向

　　粉煤灰的精细提取和深加工技术是粉煤灰全面开发的一个新课题，是从粉煤灰中提取多种稀散、稀贵金属、稀土化合物和活性二氧化硅等化产品，以及利用从粉煤灰分离出来的富铁玻璃体微珠进行深加工，再生产多项系列产品的新型工艺技术。笔者在本项新工艺技术的研发过程中，总结出了粉煤灰精细提取和深加工技术领域中至关重要的“类聚”和“裹挟”二大特色理论，成为粉煤灰精细开发工程的操作指导。

　　粉煤灰精细提取和深加工工程技术的主题鲜明，逻辑严谨，工艺程序也具有一定范围内的灵活性。在具体实施过程中可根据不同粉煤灰品种，合理制定和调整粉煤灰精细开发的具体内容和工艺方略。

　　粉煤灰精细提取和深加工技术的成功保证在于，在当前技术手段可行的前提下，对粉煤灰中富含的86种成分进行资源重组利用，在节能、环保和经济效益等各方面都有良好的回报。这项工艺技术从开发理念、理论基础和实施可行性等方面，都具有实质性的突破和飞跃。运用这项新工艺技术，每吨高硅粉煤灰中可提取活性二氧化硅260~350kg;每吨高铝粉煤灰中可提取氢氧化铝凝胶260~380kg;并以此为原料用于电解铝产业，或结合其他产业的工业废渣生产铝硅钛合金、无机铁或有机铁系列产品；再从富含可提取相应物质的粉煤灰中，提取镧系或阿系稀土氧化物、五氧化二钒、二氧化锗，及镍、镓、钯等二十余种化工和冶金产品。

　　一般来说，若粉煤灰中某些元素能够达到精细开发的含量要求，采用提取多种稀贵金属和深加工成相应化工产品这种模式进行开发，初步估算每吨粉煤灰产值约不少于3 000元，利润非常丰厚。

　　目前笔者已经从滇东、纳雍、华能、漳泽、大唐云冈、大同等燃煤发电厂所产排的粉煤灰中，成功提取出二十几种化工产品和具有工业性开发价值的稀散金属。其产品的纯度已经分别达到甚至超过市场上的同类产品。其中约有半数的提取工艺技术，可以形成较大规模的工业性开发产业。这些科研成果雄辩地证明了，对粉煤灰不仅能采用传统的“替代型”开发加以利用，还能因灰制宜地提取多种具有工业性开发价值的物质，并对初步提取的一些产品进行产值和利润更高的深加工，使传统较低产值的“替代型”粉煤灰开发利用模式，飞跃到极高产值和利润的“提取型”开发利用阶段。

　　工艺剩余尾渣和尾液的利用

　　经过了精细提取工艺后剩余的粉煤灰尾渣和尾液，仍然是十分宝贵的资源。这些剩余物质中残留着大量的、用现行工艺技术暂时还不能进行工业性提取的一些物质。对于尾渣的处理，仍采用属于“替代型”工艺模式的添加式制砖或生产水泥的方式加以利用。具体实施方法是：根据粉煤灰工艺尾渣的实际成分，酌情掺入一定比例的粘土预调，再导入制砖或生产水泥的再利用环节。对于工艺尾液的处理，则酌情开发生产多种微量元素系列产品。从而实现一条比较完整的、全新的产业链条的建设。

　　只有采用“提取型”和“替代型”两种工艺模式有机结合的方法，遵循规律，对粉煤灰进行性全面而科学的开发利用，才能获取经济和环境效益的双赢。

　　产业建设步骤与前景

　　以精细提取和深加工相结合的粉煤灰开发利用方式，是一种科技含量较高、经济回报巨大的利用方法，其产业建设应分步实施。

　　1. 粉煤灰精细提取

　　以粉煤灰资源精细提取工程的建设，作为粉煤灰全面开发利用的基础性产业。其具体操作内容是：

　　用物理法首先分离出粉煤灰中富含的富铁玻璃体微珠这种初级产品，之后再对高硅粉煤灰或高铝粉煤灰分别进行二氧化硅和氧化铝系列产品的提取工艺操作；再根据粉煤灰中具体成分的含量，提取具有工业开发价值的稀土化合物和一些稀散金属等产品。经过了这样的精细提取工艺过程之后，每吨粉煤灰大约能够形成1 500~3 000元人民币的产值。扣除生产成本，每吨粉煤灰大致可获得600~1 200元人民币的盈利。

　　以上提取工程环节是后继展开的全面系列开发利用粉煤灰全部工程实施所必须的。

　　2. 粉煤灰初提产品的深加工

　　（1）深加工粉煤灰富铁玻璃体微珠，生产高纯的磁性和非磁性氧化铁系列产品以及相应的无机或有机铁系列产品计十余种。

　　（2）对初步提取出来的二氧化硅进行提纯，并以提纯后的二氧化硅为原料生产高产值的多晶硅产品。

　　通过以上两项深加工环节，每吨粉煤灰开发利用后形成的产值会猛增到10 000~12 000元人民币。倘若实施者仍有向更深层开发的行为和能力，可再将多晶硅产品提纯成单晶硅等更高级产品，最终能形成用单晶硅生产的太阳能硅光伏电池系列产品的高科技产业链，产值和利润又能翻倍。

　　（3）对前各工艺环节剩余的废渣和废液进行最终的开发利用。步骤是：采用替代型的工艺模式，用精细提取工艺后剩余的粉煤灰尾渣，制砖或者生产水泥，以此来实现粉煤灰的零排放；用工艺尾液生产微量元素系列产品。

　　如果以上各个工艺环节过程操作得当，在前面各项盈利的基础上，又能使每吨粉煤灰开发利用所获得的盈利上扬2 000~3 000元人民币。

　　粉煤灰精细提取和深加工技术的研发和工程实施的初衷，是采用半自动化生产线，形成年处理百万吨粉煤灰的宏大产业规模。由于该项技术在建设过程中的资金投入较大，致使多数有意此项产业开发的企业和部门，因缺乏相应的经济实力而无法启动。鉴于这种情况，粉煤灰精细开发课题组的科研人员设计了一种产业开发规模上较为灵活的操作理念和模式。其特点是：当产业规模较大时，其生产的自动化程度和产业生产的效益都会相应较高；当生产规模较小时，由于生产环节建设的力度不高，一定程度上手工操作环节会有一些顺势性变化。但是，不管采用何种运行方式，只要生产管理科学，其产业规模都会象滚雪球那样快速壮大。

　　表1 粉煤灰精细提取和深加工工程的开发规模与投资一览表 单位：吨/年，万元

　　为了进一步降低基础产业工程建设投入资金方面的难度，如前所述的三个开发步骤中的任何一步，都可以作为粉煤灰全面精细开发工程的阶段性切入点，同样也能够使项目投资方迅速获取事半功倍的收益。

　　通过“粉煤灰滚动式精细提取”和“粉煤灰富铁玻璃体微珠复式深加工”两项粉煤灰开发利用工程的实施，比较出其赢利比当今广泛流行的传统“替代型”利用工艺高出几十倍。这项新技术除拥有巨大的经济价值外，粉煤灰的精、深开发工程对环境的回报和在维护自然生态平衡发展方面的积极意义更为巨大。

　　粉煤灰精细提取和深加工工程，变废为宝，投入较低、产出极高，属于“三废”处理和“三废”资源综合利用的新型环保产业。两项专利技术经过多年不断实践，其开发工艺已经成熟。只要投资环境适宜，该产业将会迅速壮大，不仅可在短期内取得丰厚利润，同时能减少环境污染，利国利民。