雖然粉煤灰在混凝土中的使用仍然是煤燃燒產(chǎn)品(CCPs)的最引人注目的有益用途，但非傳統(tǒng)用途、從粉煤灰中提取價(jià)值的新工藝的研究與開(kāi)發(fā)，有望激發(fā)新的應(yīng)用以及對(duì)這些材料的興趣。以下是一些近期和新興的科學(xué)發(fā)展的例子，它們可以塑造未來(lái)的粉煤灰綜合利用市場(chǎng)，并將其擴(kuò)展到混凝土之外。

　　聚灰填料應(yīng)用

　　眾所周知，粉煤灰是制造水泥和混凝土等建筑產(chǎn)品的關(guān)鍵成分，它可以提高水泥和混凝土的工作性、強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)減少溫室氣體排放，并減少與制造這些建筑材料相關(guān)的原始材料的使用。圣安東尼奧市Boral創(chuàng)新工廠的科學(xué)家和研究人員同樣在模擬木質(zhì)外飾和壁板產(chǎn)品的生產(chǎn)中證明了粉煤灰的性能和環(huán)境價(jià)值。

　　當(dāng)制造商為他們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)材料時(shí)，裝飾和壁板是流入模具或擠壓的混合物，通常會(huì)組合幾種成分，其中一種或多種是樹(shù)脂或膠水，將材料粘合在一起，填充成分顆粒之間的“間隙”。理想情況下，這些配方盡可能多的使用無(wú)機(jī)材料，從而減少填補(bǔ)空白的聚合物，以降低成本。

　　對(duì)于Boral的TruExterior飾板和壁板，粉煤灰與聚合物結(jié)合形成一種耐用的聚灰材料。粉煤灰是這種應(yīng)用的理想材料，因?yàn)樗乔蛐蔚?，有幾種粒徑。球形在天然材料中是罕見(jiàn)的，而在粉煤灰這樣豐富的天然材料中，它暴露在聚合物覆蓋的給定體積的表面積更小。對(duì)于不同大小的顆粒，較小尺寸的粉煤灰顆粒會(huì)填滿較大顆粒之間的間隙。這兩個(gè)特性均允許使用較少的聚合物填充空間并覆蓋粉煤灰。

　　從性能的角度來(lái)看，粉煤灰材料是惰性和無(wú)機(jī)的。而且由于它是穩(wěn)定的，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響，這有助于TruExterior壁板和飾板在濕度和溫度變化的情況下保持尺寸穩(wěn)定。此外，這些多灰材料提供了木材的外觀和可加工性，同時(shí)提供了耐用性和抗開(kāi)裂、腐爛、劈裂以及防昆蟲(chóng)的能力。由于這些聚灰產(chǎn)品中回收材料的比例很高，因此它們都經(jīng)過(guò)了“cradle-to-cradle”認(rèn)證，通過(guò)這個(gè)認(rèn)證，它們已經(jīng)成功地通過(guò)了材料健康、材料再利用、可再生能源和碳管理、水資源管理和社會(huì)公平等五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估。除了這種獨(dú)特的填料應(yīng)用，粉煤灰已成功地用于瀝青屋頂瓦、地毯背襯和其他復(fù)合材料產(chǎn)品。

　　粉煤灰壓裂支撐劑

　　通過(guò)水力壓裂法(fracking)生產(chǎn)石油和天然氣，包括鉆長(zhǎng)水平井，劈開(kāi)地下頁(yè)巖或粉砂巖巖層，以及對(duì)油井進(jìn)行處理以穩(wěn)定由此產(chǎn)生的裂縫。傳統(tǒng)上，最后一步是將天然砂或人造砂泥漿泵入裂縫中，使裂縫張開(kāi)。這種“支撐劑”必須具有足夠的抗破碎性，以防止在油井作業(yè)期間裂縫閉合，同時(shí)保持足夠的導(dǎo)水率，以便輕松通過(guò)油、氣和水。

　　一個(gè)產(chǎn)學(xué)研合作伙伴正在開(kāi)發(fā)一種有前景的粉煤灰支撐劑，以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。該項(xiàng)目將肯塔基大學(xué)應(yīng)用能源研究中心開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)與Métis液體壓裂技術(shù)相結(jié)合，該技術(shù)使用由清水和粉煤灰形成的高度穩(wěn)定的致密液體支撐劑泥漿，以產(chǎn)生較大的靜水壓力負(fù)責(zé)大部分壓裂作業(yè)的頭。Boral資源公司為該項(xiàng)目提供粉煤灰。

　　該技術(shù)被稱(chēng)為多級(jí)液體壓裂支撐劑注入技術(shù)(Multi-Frac)，該技術(shù)使用納米、微觀和宏觀尺寸的支撐劑來(lái)產(chǎn)生一系列的支撐裂縫，這些裂縫的滲透率很小，可以產(chǎn)生大量的油氣，也可以形成更大的“礫石充填”通道。這種方法減少了對(duì)高壓泵送設(shè)備的需求，并消除了粘度調(diào)節(jié)劑?？稍诰畧?chǎng)使用便攜式設(shè)備對(duì)粉煤灰進(jìn)行處理。

　　從水力壓裂和粉煤灰行業(yè)的角度來(lái)看，該技術(shù)的潛在意義是巨大的。對(duì)于鉆床而言，多重壓裂技術(shù)防止微裂縫過(guò)早閉合的能力可以阻止目前壓裂井相對(duì)于傳統(tǒng)井產(chǎn)量的快速下降。因此，粉煤灰支撐劑的生產(chǎn)可以在降低壓裂成本的情況下，回收大量的石油和天然氣，并有可能產(chǎn)生更大的利潤(rùn)率。

　　環(huán)境效益也很可觀，其中包括減小井場(chǎng)面積、減少表面干擾對(duì)環(huán)境的影響、降低能源消耗并相應(yīng)提高回收能源效率、通過(guò)使用更少的化學(xué)藥品來(lái)獲得更清潔的水。高密度灰漿可以通過(guò)油管泵送，這對(duì)于舊油氣田的再壓裂、恢復(fù)生產(chǎn)和節(jié)約資源以及減少新開(kāi)發(fā)的需求是非常理想的。此外，粉煤灰已從地表清除，永久儲(chǔ)存在數(shù)千英尺的地下，減少了垃圾填埋場(chǎng)的規(guī)模和需求。

　　這項(xiàng)研究將使該技術(shù)從試點(diǎn)/示范階段進(jìn)入商業(yè)可行性，擴(kuò)大粉煤灰的綜合利用范圍。項(xiàng)目參與者認(rèn)為，根據(jù)石油/天然氣市場(chǎng)情況，粉煤灰壓裂支撐劑的產(chǎn)量最終有可能達(dá)到或超過(guò)目前用于水泥和混凝土生產(chǎn)的粉煤灰的數(shù)量和價(jià)值。

　　從燃煤副產(chǎn)物(CCPs)中提取礦物和關(guān)鍵元素

　　自然界中的所有物質(zhì)都是由周期表中92種自然存在的元素中的一種或多種組成的。煤及其固體燃燒產(chǎn)物可能含有這92種元素中的76種。從CCP中提取礦物、金屬和稀土元素的研究和評(píng)估已經(jīng)進(jìn)行了多年。由于對(duì)戰(zhàn)略性礦物的需求不斷增加，并且由于監(jiān)管規(guī)定的要求，預(yù)計(jì)從儲(chǔ)灰池中回收大量的燃煤材料，人們對(duì)這些概念越來(lái)越感興趣。

　　例如，Elixsys工藝可以同時(shí)容納煙氣脫硫(FGD)和粉煤灰副產(chǎn)品，它使用濕法冶金方法來(lái)消化材料并回收各種金屬，如氧化物、氫氧化物和碳酸鹽。該工藝由兩個(gè)模塊組成。模塊1是將FGD原料加工成硫酸銨肥料和沉淀碳酸鈣。模塊2是對(duì)粉煤灰進(jìn)行加工，將其主要元素組成分離成各種硅、氧化鋁、鐵、鈣、鎂產(chǎn)品。剩下的成分可以進(jìn)一步加工以分離微量礦物和稀土元素(REEs)。

　　可再生能源、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及許多國(guó)防和國(guó)家安全應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο⊥恋男枨笤黾樱苿?dòng)了人們對(duì)從豐富的CCP資源中提取稀土金屬的興趣，這些資源比通過(guò)傳統(tǒng)礦業(yè)開(kāi)采相對(duì)容易獲得。開(kāi)發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)，從這些低品位來(lái)源中回收稀土是至關(guān)重要的。例如，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種低能耗、環(huán)境友好的工藝，從各種煤灰來(lái)源中提取稀土元素和關(guān)鍵材料(CMs)，包括從燃煤和城市固體廢物焚燒中提取的。該工藝采用聲波刺激，快速選擇性地將灰分溶解到水溶劑中。產(chǎn)生的廢水被輸入到基于膜的過(guò)程中，首先從多價(jià)離子中分離出單價(jià)REE/CM物種(如Fe+3、Al+3)，然后電解沉淀REE羥基。

　　埃爾派自主研制的大型固廢粉煤灰超音速蒸汽粉碎、多固廢協(xié)同互補(bǔ)高值利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成套裝備等，獲批山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及重大科技創(chuàng)新工程。氣流粉碎機(jī)在線清洗系統(tǒng)取得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，經(jīng)山東省新產(chǎn)品鑒定，專(zhuān)家評(píng)定其“填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白”。該項(xiàng)目榮獲科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金，山東省首臺(tái)(套)技術(shù)裝備和關(guān)鍵核心零部件及生產(chǎn)企業(yè)、濰坊市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　由埃爾派自主研制的粉碎機(jī)、分級(jí)機(jī)，以及顆粒整形、包覆、修飾等關(guān)鍵技術(shù)的突破，打破了國(guó)外技術(shù)壁壘，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)行業(yè)空白，大大推進(jìn)了醫(yī)藥、食品、化工、礦物、新材料、固廢處理等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。先后榮獲科技部“科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金”、“山東省首批瞪羚企業(yè)”、“山東省隱形冠軍企業(yè)”、“高新技術(shù)企業(yè)”、“中國(guó)專(zhuān)利山東明星企業(yè)”等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。

　　從問(wèn)題咨詢(xún)到方案設(shè)計(jì)，埃爾派為客戶提供最專(zhuān)業(yè)的解答和最全面的解決辦法，并協(xié)助客戶擬定施工方案，為客戶提供最專(zhuān)業(yè)的“保姆級(jí)”私人訂制服務(wù)。埃爾派已服務(wù)超過(guò)3000家海內(nèi)外客戶，銷(xiāo)路遍布亞、非、歐、美與大洋洲的100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，歸納統(tǒng)計(jì)了上萬(wàn)種物料的超微粉碎分級(jí)解決方案，贏得了客戶們的廣泛贊譽(yù)。

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