煤气化灰渣.docx
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煤气化灰渣
1煤化工固废来源及性质
1.1固废分类及来源
1.1.1气化炉渣
根据渣的组成和生成原因，炉渣可以分为以下四类。
（1）灰渣
灰渣为直径0.5～5.0mm的渣粒，主要是气化炉内煤浆颗粒雾化燃烧过程产生的，微粒进行碰撞烧结后，随着气流夹带进入激冷水浴，经过激冷破碎而成。
其灰渣的主要成分如表所示：
灰渣的主要成分
成分
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
含量
39.67
26.77
12.80
9.96
2.43
8.37
（2）块渣
直径在5.0mm以上的为块渣，质地较为疏松，主要来源于沿炉壁下流的熔渣。
当温度低时，炉壁积累了厚厚的渣层；当温度突然升高时，大片的熔渣被烧下来，进入激冷室，未被完全激冷破碎，其主要成分和灰渣相同。
（3）疤渣
疤渣为块渣但质地较为坚硬细密。
形成原因是熔渣渗透熔解在耐火砖中，形成低熔点化合物，当熔渣的侵蚀作用加强，生成的低熔点化合物较多时，炉温一旦波动，大量的低熔点化合物进入激冷室，这种熔渣一般难以被激冷破碎，其主要组成包括Ca2SiO4、Ca2SiO5、CaAl2Fe2O7、CaO·A12O3·SiO2、CaCrO3、CaZrO4等低熔点化合物，质地较为坚硬，大都呈熔融玻璃状。
（4）砖渣
砖渣主要是一些损蚀剥落的耐火砖碎块。
熔渣沿着耐火砖的气孔或裂纹侵入砖内，形成共熔物，一旦遇到开停车，压力、温度骤变时，共熔物发生热应力膨胀，沿着气孔或裂纹，将砖剥落，进入激冷室成为砖渣。
主要成分与耐火砖略为不同。
砖渣和耐火砖本体成分如表所示
砖渣及砖本体的主要组成
成分
Cr2O3
ZrO2
SiO2
Al2O3
CaO
Fe2O3
砖本体
78.50
4.20
1.20
8.40
0.50
0.46
砖渣
65.80
2.80
11.20
11.20
5.50
2.40
1.1.2锅炉灰渣
大容量发电锅炉与热电锅炉由于用煤量大，结灰渣的量远大于工业锅炉。
其灰渣随着燃烧时间的增加与煤种的变化（含硫量高灰熔点低）而增厚；造成结大焦自动脱落而引发灭火、停炉事故，甚至发生人身伤亡事故。
结焦、积灰、结垢对锅炉生产造成极大危害。
除灰系统：
烟气除尘装置收集的除尘灰；
除渣系统：
从锅炉底部排出的炉渣。
锅炉灰渣容重一般按1000kg/m3计。
1.1.3盐泥碱渣
盐化工中，以食盐为主要原料用电解方法制取氯、氢、烧碱过程中排出的泥浆称为盐泥，其主要成分为Mg（OH）2、CaCO3、BaSO4和泥砂。
采用汞法生产（用汞为电极）的盐泥含有汞的化合物，含汞盐泥排放到环境中，污染土壤和水体，而且毒性较小的无机汞在自然环境中会转化为毒性很强的甲基汞。
碱渣中的环烷酸盐是强乳化剂，如不妥善处理回收，将影响到后续处理。
而更严重的是其中含有的有害物质酚、硫化物，通过渗透作用会对地下水造成危害，而游离碱则对碱渣存放设备具有很强的腐蚀作用，因此碱渣必须妥善处理。
1.1.4脱硫石膏
据调查，我国目前采用的烟气脱硫技术，主要是湿式石灰石石膏法工艺的设备。
这一技术虽然对减轻烟气中的二氧化硫污染起到了一定的作用，但是同时又产生了硫化石膏副产品。
被抛弃的脱硫石膏长久散发着余毒，经太阳爆晒后，蒸发出刺鼻的酸味，挥发后的酸性物质又加重了酸雨的危害，经雨水冲刷后的脱硫石膏渗入土地、农田，污染地下和地表水，从而进入食物链，如果不采取积极有效的措施，它释放的有害物质将诱发对人体造成极大伤害的新病情。
由此看，脱硫石膏可以导致对周围及地下水环境的污染，根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001），应对基底进行防渗处理。
一般石膏容重按1800kg/m3计。
1.1.5危险固废
根据《国家危险废物名录》确认废物类别，行业来源，废物代码，危险特性等，凡属于名录中的废物，均属于危险废物。
蒸发塘干盐、废旧催化剂和焦油等有机高沸物属于危险废物。
1.2固废性质
以新疆伊犁某年产20亿立方米的煤制天然气为例：
气化炉灰渣成分（湿渣含水10-15%）：
灰成分
含量
SiO2
54.20%
Al2O3
15.48%
Fe2O3
11.88%
TiO2
0.87%
CaO
3.34%
MgO
2.12%
K2O
0.34%
Na2O
6.26%
P2O5
0.44%
SO3
2.65%
锅炉灰渣成分（干渣）：
灰成分
含量
SiO2
18.58%
Al2O3
10.27%
Fe2O3
19.54%
TiO2
0.85%
CaO
14.24%
MgO
6.64%
K2O
0.56%
Na2O
2.66%
MnO2
4.31%
SO3
22.35%
灰渣主要由气化炉粉煤灰和电厂炉渣2部分组成，渣中的成分取决于煤中的无机矿物质、有机物的成分，煤在燃烧过程中，煤中的有机质与无机质要发生迁移变化：
一部分挥发出来并随着煤烟以气体的形式进入空气；一部分存在于飞灰、粉尘等微小颗粒物中，以固体颗粒的形式进入空气；另一部分物质仍保留在灰渣中。
灰中部分无机物的化学组分来源于煤中的有机物，并作为一种新的相变和矿物质存在于灰分。
其化学成分复杂，主要是由SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO及少量的SO3、P2O5、Na2O、K2O和TiO2等组成（如上表），其化学元素除含有大量的硅、铁、铝、钙、镁、碳外，还含有铜、铅、镉、汞、砷、铬、镍、锰、铍、钴、钡、锶等少量及微量的有害元素，其中的有害物质会随降水渗入地下，污染地下水。
灰渣滤液主要含有硫化物、氰化物、氟化物、P、Ni、Cu、Zn、以及重金属元素As、Pb、Hg、Cd、Cr等，据有关资料研究，一般滤液的PH比较高都超过排放标准，这可能是灰渣中含有少量水溶性的碱性物质所致，其它物质含量均不高，而酸性水中重金属溶出量随pH降低而上升，因此，酸雨可能使灰渣中的重金属成分较多地转移至水中，产生污染。
入炉煤中灰分含量的变化及灰渣组分的变化，也会影响到灰渣的熔融特性。
灰熔点过高或过低，均会使气化炉温度发生变化，影响气化炉排渣。
煤灰渣的组分又是灰渣粘温特性的主要影响因素之一，其中Al2O3、SiO2的含量过高均会使灰渣熔点升高，黏度变差，而灰渣中Fe2O3、CaO的含量也会影响灰渣的熔点和黏度。
12.煤气化炉渣特性概述
12.1炉渣的形态特征
灰渣是气流床煤气化过程中不可避免的副产物，煤在经历了高温高压等一系列的气化过程后，其中的无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随煤中残留的碳颗粒，形成了固态残渣。
通常情况下，气化渣样是惰性的玻璃体，渣样的物理特征和化学组成与煤燃烧的副产物炉渣和底灰相似，在很大程度上取决于煤气化的工艺配置，原煤的种类以及进料形式。
在同一气化炉内，不同的煤粉颗粒经历不同的过程，形成的残渣也会表现出不同的形态，有国内学者对气化渣样的表观形态进行了研究，如图14所示，煤粉在Shell气化炉中气化后，生成了3种不同类型的残渣分别为粗渣，细渣和飞灰。
图14Shell煤气化灰渣的表观形态
对气流床水煤浆气化的粗渣和细渣两种灰渣的形态特征进行考察发现：
气化灰渣中存在有碳颗粒和玻璃态的颗粒。
其中，粗渣含碳量较低，不可再燃烧，细渣含碳量较高，一般能达到30%~40%，有的甚至高达50%。
煤气化的残渣是由煤中的无机组分生成，渣样的使用和存放不会产生环境污染问题。
粗渣中含碳量少，只有用在建材上，可用来生产玻璃和玻璃陶瓷等，也可作为水泥原料或添加剂都行，而且用量大，可以完全消化掉，也可作为建材原料来铺路等等。
但是，目前大多数的工业残渣仅用在道路和矿井的填埋等方面，浪费了大量的资源。
细渣含碳量较高，使得细渣不能在水泥等工业中的应用；如果细渣中含碳量在20%以上时，许多厂家都用于锅炉回烧，不过要有一定的管理制度。
国外学者对鲁奇固定床气化粗渣的中未燃碳的特征进行了研究，将未燃碳颗粒分为致密碳颗粒，分层碳颗粒，多孔未燃碳颗粒和似煤未燃碳颗粒。
未燃碳颗粒主要集中于4~13mm的气化灰渣中，其灰分的含量小于等于原煤中的灰分含量，而且挥发份低，固定碳含量高。
未燃碳的分层碳颗粒和多孔未燃碳颗粒的BET表面和微孔面积很大，可以用于活性炭以及其他碳副产物的前体。
他还提出了气化过程中残碳形成的三个可能的原因，一是残碳颗粒和气化剂氧气间的放热反应导致气化炉底部的高温。
但是低于冷却效应下的气化剂的爆破温度（340°C）。
在这个温度下燃烧不能进行，一定比例的焦就被保留在灰分中。
二是未燃碳颗粒可能被气化炉内的温度低的区域捕获所以没有完全转化。
三是煤粉颗粒进入气化炉内没有经过足够的停留时间，颗粒的内部未来得及气化就被排出气化炉。
粗渣样品的粒度分布受氧煤比的影响很大，随着氧煤比的增大，粗渣占的比例越来越大。
煤化工项目的固体废弃物主要包括两类：
1.危险废物，主要来自废催化剂、吸附剂等；2.一般固体废物，主要是灰渣、脱硫石膏等，其中灰渣主要来自动力中心及煤气化。
煤气化灰渣占据固体废物的重要比例，对其进行综合利用是整个煤化工项目实现循环经济的重要因素。
煤气化灰渣包括粗渣（气化炉渣）和细渣（黑水滤饼）两部分，灰渣成分与气化原料煤灰分含量、组成及气化工艺等相关，主要为SiO2、Al2O3、CaO和残余碳等。
粗渣的成分与锅炉灰渣相似，可以同锅炉灰渣一并利用，作为建材、建工、道路及回填工程等掺混原料。
根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GBT1596-2005）》国家标准，可用于水泥和混凝土中的粉煤灰的烧失量不得高于15%。
而细渣由于含碳量较高，烧失量往往超过20%，不能直接用于上述领域。
流化床锅炉由于其独特的燃烧方式，可用于富碳煤灰的燃烧。
业主一般会选择将细渣掺混到流化床锅炉中进行燃烧，这样既有利于减少细渣的烧失量，也有利于节约燃料煤。
细渣燃烧后的低碳灰可以用于水泥、混凝土等建材、建工原料。
由于目前煤气化炉渣的利用方式还比较单一，主要用来生产建筑材料，因此煤化工行业也在积极探讨炉渣的多元化利用，例如用气化炉炉渣处理气化废水。
研究表明，固定床干排灰气化炉的炉渣，具有和活性炭相类似的性能，用于处理气化废水时，对煤气废水中的COD和酚有明显的去除效果，可以减轻废水生化处理的负担。
吸附有机物后炉渣作为循环流化床锅炉的原料，避免了二次污染问题。
Texaco气化炉炉渣是煤炭中灰分和添加剂在高温条件下形成的熔融液相和残留碳经水淬所形成的固体废弃物。
气化炉渣是在煤炭部分氧化以还原为主的高温反应下形成的，与普通电厂粉煤灰的形成过程差异较大，导致其组成和结构与粉煤灰不同。
Texaco气化炉炉渣主要化学成分为SiO2，Al2O3，CaO和残余碳，其中大多为玻璃相和无定形物质，以气化炉渣为原料，在一定的氮化温度下碳热还原氮化，制备Ca-α-sialon-SiC复相陶瓷。
4固废资源化
4.1固体废物资源化建议
为响应“十二五规划”要求，积极开展综合利用，“化害为利，变废为宝”已成为废物处理的主流方向。
为了鼓励企业综合利用工业固体废物，国家制订了（达到规定用量）减免税赋的优惠政策。
解决好粉煤灰等一般工业固体废弃物处理问题，对我国今后合理开发利用资源、保护生态环境、建设资源节约、环境友好型社会具有重要意义。
另外，粉煤灰已成为一种可以替代黏土的建材生产原料，锅炉渣可以用作硅酸盐制品的骨料，这些都得到越来越广泛的应用。
4.1.1脱碳
气化炉渣是在煤炭部分氧化、部分还原为主的高温反应下形成的，与普通电厂粉煤灰的形成过程差异较大，导致其组成和结构与电厂灰渣不同，其显著差异之一是残余碳含量较高。
以德士古气化炉在鄂尔多斯的运行为例，其残余碳含量在17-36%之间。
这部分碳以分散细颗粒形式分散在气化炉渣中。
碳颗粒的存在，严重影响气化炉渣与其它（水泥、沥青等）材料的结合强度；分离出来的碳粉可以用于高岭土改性、精密铸造、吸附剂、民用碳等。
脱碳可采用浮选或电选方式。
4.1.2氧化铝
粉煤灰中三氧化二铝含量不低于35%时，可用于生产提取三氧化二铝，经查明，鄂尔多斯煤中氧化铝含量高。
传统氧化铝生产方式，除高耗能之外大量生产赤泥，除占用土地外，赤泥库溃坝已经在欧洲、我国广西等地造成非常严重的环境突发事件。
粉煤灰用于生产氧化铝的技术路线主要有酸浸法、纯碱烧锻法、混合法，副产品为活性硅酸钙，终端渣为水泥厂熟料，这种熟料细且疏松多孔。
该工艺在我国已有成功运营先例，2008年9月年产3000吨氧化铝示范生产线建成试车，氧化铝的平均溶出率为93.7%，2012年7月20万吨生产线成功试运行。
晋西北、内蒙、陕北、准东古中西部地区煤炭资源丰富，每年产生大量的粉煤灰，这些粉煤灰富含氧化铝。
因此，实现高铝粉煤灰的资源化利用对我国铝工业的可持续发展具有重要的战略意义。
4.1.3漂珠
漂珠是从粉煤灰中提取的空心微珠，其尺寸通常为20-100目，漂珠壁薄中空，空腔内为半真空，只有极微量的气体（N2、H2及CO2等），它具有颗粒细、质轻、绝缘、耐火、隔音、强度高等特性，主要用于塑料、合成橡胶的填料，油漆、高级隔热材料、绝缘材料、耐磨器件、潜艇材料及航天飞船的隔热材料等，漂珠的用途决定了它广阔的市场空间和较高的利用价值。
较高的燃烧温度可以产生较多的漂珠、煤中较高的二氧化硅+三氧化二铝含量是形成较多漂珠的前提条件，煤制气或者煤化工领域，漂珠的生成率可能较低。
漂珠提取普遍采用湿选法，而国内外燃煤电厂粉煤灰多采用干排放方式，因此高质量漂珠的销售目前出现供不应求的局面，国内市场前景看好，国外市场需求量较大。
按照比重不同，漂珠分为轻质漂珠和重质漂珠，其比重从250-720公斤/立方米。
浮选工艺是生产漂珠的常用方法。
4.1.4工业与民用陶瓷
在较高的二氧化硅+三氧化二铝含量条件下，经过磨制的煤灰、渣可以作为烧制工业和民用地面瓷砖（不含釉料）的原材料，在九十年代山东、河北的生产厂家已经将符合要求的粉煤灰在瓷砖原料中的含量提高到60%-70%。
与传统陶土原料相比，粉煤灰中二氧化硅+三氧化二铝含量较高，可以提高瓷砖强度和适当降低工艺温度，降低能耗。
4.1.5粉煤灰提取白水泥
用该种原料生产出的白水泥（腻子）不仅烧成温度低，而且白度高，白度达90度以上，强度均在525以上，明显优越于传统工艺配方的白水泥，各项指标均达到GB2015中优等品要求，质量指标达到了国际先进水平。
本成果于九十年代通过国家鉴定。
该项目工艺流程特点为整个流程中碱液循环使用，流程畅通，产品质量稳定。
用此工艺一般烧成温度可降低100℃，熟料易磨，容易制成高白度、高强度的白水泥熟料，具有明显的技术和经济优势。
该项目适宜于煤灰中较高的二氧化硅含量和电力、煤碳资源丰富地区。
4.1.6粉煤灰提取白炭黑
在粉煤灰中含有二氧化硅（SiO2）较高的条件下，以粉煤灰为原料可以制取白炭黑，主要有气相法、沉淀法、浸出法、熔出法、煅烧法等。
该项目的规模化生产已经于2007年在山西塑州建成投产。
在普通轮胎内添加一定量的白炭黑能提高轮胎的使用寿命、若能增配10～20份白炭黑就可以改善胶接性和抗撕裂性，使轮胎行驶里程提高，增强轮胎对路面的抓着力；在塑料薄膜生产中白炭黑作为开口剂；在高压电缆包皮中添加白炭黑可明显增加其绝缘性能；做纸张的上胶剂；在铜板纸中可代替钛白；特别是用于新闻纸，加入1～2%的白炭黑，可使纸的重量减轻10%，不仅纸薄，而且能提高强度，除能防止油墨渗透，使印刷文字清晰外，还可增加不透明度。
4.1.7粉煤灰制纤维
2006-2007年，天津大学、华东理工大学等相继研发成功用粉煤灰制纤维的生产技术。
随后厦门等地企业用此技术先后投产粉煤灰纤维，用于代替岩棉制造墙体、板材等各种保温材料。
随后此项技术被继续研发，可以制成代替玻璃纤维的粉煤灰纤维、可以用于造过滤纸、装修用墙纸、玻璃钢增强布、专用育苗纸等。
此项技术主要基于岩棉和玻璃纤维制造原理，对粉煤灰中氧化硅含量有一定要求，同时需要用化学方法分离杂质。
4.1.8工业耐火原料
赛隆是由硅（Si）、铝（Al）、氧（O）、氮（N）组成的变组成化合物，制备工艺主要为反应烧结、热等静压烧结和常压烧结，其优势为常温及高温强度大，化学稳定性优异，耐磨性强，密度低，应用领域为高温炉衬、铸造模具内表面、金属切削刀具等，2007年我国陆续成功从某些煤渣和粉煤灰中提取赛隆粉料，根据不同要求烧结成不同产品。
4.1.9水泥熟料
利用粉煤灰作为水泥孰料使用可以降低能耗、降低对石灰石的依赖，降低成本。
在全国各地水泥厂，粉煤灰已经被普遍接受。
4.1.10混凝土填料
用粉煤灰制成的陶粒和粉煤灰是优质混凝土骨料，可被用于混凝土外加剂来增强混凝土性能。
普通硅酸盐水泥包含65%的石灰，这些石灰中的一部分在水化过程中变成游离态。
当粉煤灰和游离氧化钙相结合，两者发生化学反应生成额外的胶凝材料，从而改善混凝土的很多性能。
将粉煤灰加入到普通硅酸盐水泥中具有很多好处，这一点已经通过广泛的研究和大量的高速公路和桥梁建设工程得以证明。
混凝土中添加粉煤灰的一些优点：
更高的极限强度、改善和易性、减少离析、减少水化热、降低渗透率、增强抗硫酸盐腐蚀性、增强抗碱硅反应性、低成本、减少收缩、增加耐久性等。
4.1.11沥青混凝土填料
粉煤灰可作为无机填料应用于热拌沥青混凝土路面工程。
无机填料可以提高沥青砂浆基质的刚度，提高路面的抗车辙能力和混合物的耐久性。
粉煤灰一般均满足无机填料的规格要求，包括级配、有机杂质含量、可塑性等方面。
另外，由于粉煤灰的疏水性和粉煤灰中的石灰，可降低沥青离析的可能性。
且与其他无机填料相比，成本更低。
4.1.12道路施工与修复
（1）道路施工
粉煤灰中含有大量二氧化硅、三氧化二铝等能反应产生凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形式存在，这种球形玻璃体比较稳定，表面又相当致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反应主要是水泥遇水后产生水解与水化反应，水泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，同时水泥水化生成氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，发生化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸钙与水化铝酸钙，大部分水化产物开始以凝胶体出现，随着凝期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量的不断增加，晶体相互交叉，形成连锁结构，填充混合物的孔隙，形成较高的强度，随着粉煤灰活性的不断调动，使水泥粉煤灰不仅有较高的早期强度，而且其后期强度也有较大提高。
交通部早已颁布《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000。
（2）道路修复
在我国东北和西北地区，经常会因为冻融和盐渍导致路面翻浆，针对这种路面病害，我国从九十年代起已经开始这方面的工程研究，2004年起已经开始大规模实施。
主要手段是注入或者填入由煤灰渣和水泥组成的浆体材料，必要时还需加入部分水玻璃。
4.1.13土壤污染修复
粉煤灰用于土壤污染修复主要有以下几种方式：
（1）在用微生物方法修复污染土壤时，利用煤渣、灰的比表面积大且多孔特性，用水洗过的煤渣、灰作为微生物的载体，将其与污染土壤搅拌，经过一定时间后特定微生物将土壤转化为无毒或低毒。
（2）作为反应墙渗透材料。
（3）作为某些污染土壤的固化/稳定化材料。
4.1.14煤渣、灰回填
在煤炭开采过程中，地面会因为地下的煤炭被运出而产生塌陷，几乎所有矿区都不可避免的面临此类问题。
目前对矿山地下开采空区的处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四种方案，但由于地质等特殊原因，只有充填是最有效的解决方法。
煤矿充填站作为近年新兴的产品，是“三下”采煤时充填过程中不可或缺的重要设备，填充料主要由气化炉渣、粉煤灰、胶结料、水四部分组成。
该应用能有效地解决地面塌陷问题，并消耗了炉渣和粉煤灰，大大减少了对环境的破坏。
目前已经实施的回填工程包括：
井下回填；采空区回填；桥头台背回填，管廊回填，这是一种有效解决桥头跳车的方法；公路/铁路路基回填。
在回填之前，需要对用作回填原料的粉煤灰和炉渣进行实验室检测，确认其中的重金属等有害物质含量符合标准，不会对地下水产生影响，才可回填。
4.1.15粉煤灰应用于流动性填充物
流动性填物是由粉煤灰、水以及普通水泥组成像液体一样流动的混合物，能够像固体一样竖立，并且能够自稳，无需压实或者振动就能获得最大密度。
流动性填充通常也被认为是可控的低强度材料，可流动的砂浆，或者可控密度的填充。
流动性填充被用来取代传统回填材料比如土、砂或者砾石，它可以缓解因这些材料放置而引起的有关难题与限制问题，经合理设计后可进行更简易的开挖。
4.1.16粉煤灰应用于结构物填方或者路堤
粉煤灰可以被用作外借材料进行结构物填方或者路堤工程。
当粉煤灰被分层压实，可用于结构物填方来支撑高速公路或者其他结构物。
粉煤灰可以应用于结构物填方或者路堤的建造，应用范围小到路肩的小填方，大到州际高速公路的路堤。
当被用于结构物填方或者路堤工程，粉煤灰与土壤和岩石相比具有许多优点：
在具有粉煤灰的地方成本效益好；无需购买、无需获得许可以及无需开挖一个取土坑；可以放置在低承载力土层之上；处理和压实更简易，减少施工时间和设备费。
4.1.17粉煤灰应用于路面封底灌浆
将粉煤灰、水、以及其他材料成比例地混合成浆液，可在不提升板的情况下，用浆液来填充路面系统下的孔隙。
或者在特定的路面区域下，通过钻井和灌浆来在指定的等级公差内提高和支撑混凝土路面。
4.1.18地基土改良和稳定
（1）粉煤灰应用于土质改良
粉煤灰是一种有效的添加剂，影响土的化学以及力学稳定性、土体密度、含水量、塑性以及土体的强度特性。
通常的应用包括：
土体加固、土体干化、控制土的收缩膨胀。
采用粉煤灰作为添加剂，就无需其他昂贵材料；而且，通过改良过湿或者不稳定的路基，可以加快施工，也可以降低设计要求的路面厚度从而节约成本；另外，对于路面横断面施工，可以减少或者无需使用更昂贵的天然骨料。
（2）粉煤灰应用于稳固地基
粉煤灰和石灰能够和骨料结合起来生成一个相当稳固的路基，这些路基通常被称为凝硬性稳定混合物（PSMs）。
通常粉煤灰的含量为12%～14%，相应的石灰含量为3%～5%，石灰有时会用硅酸盐水泥替代来增强早期强度。
凝硬性稳定混合物性质同水泥稳定材料类似。
4.1.19水土保持
为了降低水土保持坡改梯等工程的造价，可以采用粉煤灰条块代替条石。
粉煤灰条块是用水泥、煤渣、粉煤灰、水按一定比例混合，加压成型、高温养护制成。
与条石相比，粉煤灰条块具有质量轻、造价低、工效高、劳动强度小、施工方便、工期短、美观实用、废物利用等优点。
并且，使用粉煤灰条块代替条石可减少开山取石，本身就有减少水土流失的作用。
4.1.20开发化肥
（1）制造硅钙肥
高温燃烧煤粉，使之达到熔融状态（炉膛温度1500～1600℃）并进行骤冷（水淬），可以提高其中可溶性硅的含量。
在煅烧温度、冷却方式和氧化钙含量三种因素中，影响粉煤灰中可溶性硅含量的主要因素是氧化钙含量。
粉煤灰硅钙肥中与作物生长有关的成分，主要是有效二氧化硅。
它能调节土壤酸碱度，改善作物环境，对于需硅作物可提供含硅养料；大麦、大豆等作物，对土壤酸度较为敏感，使用粉煤灰硅钙肥后，提高了土壤的pH值，可促进作物的生长。
（2）磁化复合肥
对于粒度均匀、纯净的粉煤灰，其中有害物质不超过GB8137规定，调节其含水率在10%左右，含碳量不大于15%时，可根据不同品种要求掺入一定比例的营养元素和添加剂进行配比，自动输入机械进行复合处理。
然后进入磁化设备极化，使粉煤灰磁化肥的剩磁达到0.05～0.15mT，造粒成型后包装入库。
磁化复合肥不仅能够改善土壤结构、调节土壤酸碱度，还能影响微生物的活力并促进种子发芽。
它的推广可以缓解我国化肥紧缺的局面。
4.1.21膨润土截渗墙的回填材料
压实的粉煤灰承载力一般为
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