粉煤灰资源化利用

        粉煤灰是燃煤锅炉排放的大宗工业固体废弃物，我国火电工业是粉煤灰排放量最大最集中的行业，年消费原煤量约13亿吨，粉煤灰排放量约4亿吨。我国非常重视粉煤灰的综合利用，但到目前为止平均利用率尚不足65%，这就导致大量粉煤灰全依赖占地储存处理。目前，全国储存粉煤灰量超过10亿吨，逐年储存增加量也在1亿吨之上。如此大量的固体废弃物若不加以利用，不仅占用大量耕地，还会污染当地自然生态环境、制约我国煤电业的可持续发展。因此，必须强化粉煤灰的综合利用。
        几十年来，我国致力于粉煤灰再利用的科技工作者开发出许多生产技术，可以将粉煤灰应用到水泥、混凝土、黏土砖、墙板、墙体砌块、陶粒、砂浆、保温材料、道路垫层、农用肥料、水质过滤等生产中，为我国粉煤灰废弃物的资源化利用做出了巨大贡献。但是，粉煤灰毕竟是固体垃圾，本身价值很低，资源化利用就受到地域和运输的局限。我国中东部地区，有些地方粉煤灰还是抢手货，每吨卖到70-100元；而西部地区如山西、陕西和内蒙，粉煤灰却堆积成许多小山，大风一刮，四处飘飞，不但对环境造成污染，也占用了大量耕地。所以说，粉煤灰的资源化利用也要因地制宜，中东部地区可以将粉煤灰直接用于建筑材料，不必要二次加工；而西部地区粉煤灰比较集中的地方可以考虑利用化学方法分离粉煤灰的成分，以提高粉煤灰再利用的附加值，使粉煤灰衍生产品不用国家补贴就能产生经济效益，而且腿更长，走的更远，避免粉煤灰制品销售半径小的缺陷，可以实现粉煤灰的规模化处理。

        粉煤灰既是一种固体废料，但也是一种矿物资源，主要成分为：SiO2和Al2O3,其次就是含有少量的 Fe2O3、CaO、MgO、TiO2并含有微量的稀有元素和稀土金属。在我国内蒙准格尔和晋西北朔州等几个大煤田产出的原煤中，富含高岭土，燃烧后产出的煤灰中氧化铝和二氧化硅成分很高，氧化铝含量普遍在37%以上，有的氧化铝含量高达42%以上。二氧化硅大都在48%左右。铁、钛、钙、镁等氧化物含量低，总量仅占10%左右，极具资源化开发利用价值。目前，仅上述煤田的原煤产量已超过5亿吨，年排放这种“高铝”粉煤灰约一亿吨，其氧化铝含量远超过我国铝工业氧化铝年产量，无疑这是一座巨大且丰富的铝矿资源宝库。
        在粉煤灰主要成分中，SiO2和Al2O3具有利用价值，尤其Al2O3含量达到30%以上的粉煤灰利用价值最高。要想利用其中的SiO2和Al2O3，就要使SiO2和Al2O3彻底分离，但这个分离过程并不容易。
        粉煤灰的结构比较复杂，无定型SiO2、晶态SiO2、玻璃体SiO2、莫来石、高龄石、磁铁矿等混杂聚集在一起，尤其SiO2和Al2O3容易生成铝硅酸盐，给二者的有效分离带来困难，通过一般的一步酸碱法既不能使SiO2和Al2O3彻底分离，同时回收率也非常的低，这也是困扰学界许多年的重大课题。
        利用烧碱溶液通过特定的工艺条件，提取出粉煤灰中无定型SiO2（即活性SiO2），使SiO2含量减少一半以上，相应的提高了Al2O3的含量，使铝硅比达到1.7以上，为烧结法提取铝奠定基础。提取活性硅过程中，要限制铝的溶出，以免与硅生成铝硅酸盐。SiO2与Na2O生成硅酸钠溶液，溶液中Al2O3含量小于0.5%。
        利用硅酸钠溶液可以轻易的生产许多硅化合物，如：偏硅酸钠、层状硅酸钠、白炭黑、硅肥等市场需求量比较大、价值也比较高的产品。
        粉煤灰脱去活性硅后，铝硅比提高，铝就容易被提取出来，提取率可以达到93%以上，因此利用粉煤灰中的铝成分生产氢氧化铝就有了经济性。将脱硅粉煤灰与生石灰（或石灰石）混合煅烧，再经过冷却碱浸，生成铝酸钠溶液，通入经过净化的煅烧烟道气进行碳分，生成氢氧化铝，碱液循环使用。
        经过提铝的分离滤渣主要成分是硅酸二钙和少量铝硅酸钙，经过干燥打散后就是硅钙超细粉体，是塑料制品、橡胶制品等行业优良的填存料，也可直接用于生产水泥、保温材料、墙体材料等。

        生产过程没有废水、废气和固体废物排放，实现了粉煤灰的完全资源化利用。
         处理1吨粉煤灰，综合成本1520元/吨，所衍生的产品销售额不少于2450元，经济效益明显。

                                     稻壳灰资源化利用
        我国是产稻大国，也是稻壳产出大国，每年有4000万吨稻壳堆积在农村。近几年各地都在积极应对稻壳堆积产生的环境问题，许多企业开始将稻壳作为锅炉燃料或者制取燃气，在以稻壳为燃料比较集中的地区，稻壳甚至成为紧俏货，价格逼近煤炭价格。这是好现象，但又带来新问题，就是稻壳灰对环境的影响比稻壳更严重，也需要占用土地堆放，并且需要经常洒水压尘，避免飘飞。稻壳灰日积月累，就成了企业非常头痛的事情。
        稻壳成分：有机质（粗纤维30％～35％，木质素21％～26％，粗蛋白2.5％～3.0％，脂类物0.7％～1.3％，多缩戊糖16％～22％），二氧化硅17％～22％，其它灰分6％～9％。堆积密度：0.14t/ m3,热值：＞3500Kcal/kg。
        稻壳灰成分：碳（C）25-37%，二氧化硅（SiO2）52-70%，氧化钙（CaO）2.1%，三氧化二铁（Fe2O）0.1%，氧化钾（K2O）3.2%，其它成分4.6%
        每吨稻壳会产生300-350kg稻壳灰，灰的主要成分就是二氧化硅和残余炭，只要把二氧化硅和残余炭充分利用了，稻壳灰问题就解决了。
        稻壳灰有两种，一是稻壳直接焚烧产生的灰，这种灰二氧化硅是主体成分，达到60-70%，在利用二氧化硅的同时，会产生炭残渣，这种炭只能作为燃料再利用。二是稻壳制气产生的灰，这种稻壳灰因为气化温度比较低，炭化温度均衡，经过完全脱硅后形成的多孔炭比较规整，强度也比较高，可以生产活性炭。
        稻壳灰中的二氧化硅具有良好的活性，属无定型二氧化硅，容易被碱溶液浸出，浸出率达到95%以上，浸出液即硅酸钠溶液。控制浸出反应条件，二氧化硅浸出率可以达到99%，二氧化硅与氧化钠的摩尔比可以达到3.0，是各种无机硅化合物的优质原料。
        稻壳气化产生的稻壳灰，通过碱浸出硅后的残渣主要是多孔性炭，经干燥脱水后具有优良的吸附性，亚甲基蓝吸附值超过150mg/g，碘吸附值达到900mg/g，是优良的活性炭，况且不含重金属有害物质，是安全卫生的活性炭，可以用于食品脱色、水体净化、载体吸附、空气净化等许多领域，市场前景广阔。
        利用稻壳灰生产的硅酸钠溶液，杂质少，透明清亮，粘度适中，可以直接用于铸造、造纸、建材、洗涤剂等许多行业，也可以进一步深加工，生产高附加值硅化合物，如：偏硅酸钠、层状硅酸钠、白炭黑等产品。
        处理1吨稻壳灰，综合成本2659元/吨，所衍生的产品销售额不少于4000元，经济效益明显。