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、從粉煤灰中提取價值的新工藝的研究與開發(fā)，有望激發(fā)新的應用以及對這些材料的興趣。以下是一些近期和新興的科學發(fā)展的例子，它們可以塑造未來的粉煤灰綜合利用市場，并將其擴展到混凝土之外。

　　聚灰填料應用

　　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、強度和耐久性，同時減少溫室氣體排放，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)境價值。

　　當制造商為他們的產(chǎn)品開發(fā)基礎材料時，裝飾和壁板是流入模具或擠壓的混合物，通常會組合幾種成分，其中一種或多種是樹脂或膠水，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機材料，從而減少填補空白的聚合物，以降低成本。

　　對于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。粉煤灰是這種應用的理想材料，因為它是球形的，有幾種粒徑。球形在天然材料中是罕見的，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。對于不同大小的顆粒，較小尺寸的粉煤灰顆粒會填滿較大顆粒之間的間隙。這兩個特性均允許使用較少的聚合物填充空間并覆蓋粉煤灰。

　　從性能的角度來看，粉煤灰材料是惰性和無機的。而且由于它是穩(wěn)定的，因此不會對環(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，同時提供了耐用性和抗開裂、腐爛、劈裂以及防昆蟲的能力。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)過了“cradle-to-cradle”認證，通過這個認證，它們已經(jīng)成功地通過了材料健康、材料再利用、可再生能源和碳管理、水資源管理和社會公平等五個標準的評估。除了這種獨特的填料應用，粉煤灰已成功地用于瀝青屋頂瓦、地毯背襯和其他復合材料產(chǎn)品。

　　粉煤灰壓裂支撐劑

　　通過水力壓裂法(fracking)生產(chǎn)石油和天然氣，包括鉆長水平井，劈開地下頁巖或粉砂巖巖層，以及對油井進行處理以穩(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。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，同時保持足夠的導水率，以便輕松通過油、氣和水。

　　一個產(chǎn)學研合作伙伴正在開發(fā)一種有前景的粉煤灰支撐劑，以實現(xiàn)這些目標。該項目將肯塔基大學應用能源研究中心開發(fā)的專利技術(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責大部分壓裂作業(yè)的頭。Boral資源公司為該項目提供粉煤灰。

　　該技術(shù)被稱為多級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。這種方法減少了對高壓泵送設備的需求，并消除了粘度調(diào)節(jié)劑?？稍诰畧鍪褂帽銛y式設備對粉煤灰進行處理。

　　從水力壓裂和粉煤灰行業(yè)的角度來看，該技術(shù)的潛在意義是巨大的。對于鉆床而言，多重壓裂技術(shù)防止微裂縫過早閉合的能力可以阻止目前壓裂井相對于傳統(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)生更大的利潤率。

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

　　這項研究將使該技術(shù)從試點/示范階段進入商業(yè)可行性，擴大粉煤灰的綜合利用范圍。項目參與者認為，根據(jù)石油/天然氣市場情況，粉煤灰壓裂支撐劑的產(chǎn)量最終有可能達到或超過目前用于水泥和混凝土生產(chǎn)的粉煤灰的數(shù)量和價值。

　　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估已經(jīng)進行了多年。由于對戰(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，預計從儲灰池中回收大量的燃煤材料，人們對這些概念越來越感興趣。

　　例如，Elixsys工藝可以同時容納煙氣脫硫(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是對粉煤灰進行加工，將其主要元素組成分離成各種硅、氧化鋁、鐵、鈣、鎂產(chǎn)品。剩下的成分可以進一步加工以分離微量礦物和稀土元素(REEs)。

　　可再生能源、消費電子產(chǎn)品以及許多國防和國家安全應用領(lǐng)域?qū)ο⊥恋男枨笤黾?，推動了人們對從豐富的CCP資源中提取稀土金屬的興趣，這些資源比通過傳統(tǒng)礦業(yè)開采相對容易獲得。開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟可行的技術(shù)，從這些低品位來源中回收稀土是至關(guān)重要的。例如，加州大學洛杉磯分校(UCLA)已經(jīng)開發(fā)了一種低能耗、環(huán)境友好的工藝，從各種煤灰來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程中，首先從多價離子中分離出單價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)同互補高值利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成套裝備等，獲批山東省重點研發(fā)計劃及重大科技創(chuàng)新工程。氣流粉碎機在線清洗系統(tǒng)取得國家發(fā)明專利，經(jīng)山東省新產(chǎn)品鑒定，專家評定其“填補國內(nèi)空白”。該項目榮獲科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金，山東省首臺(套)技術(shù)裝備和關(guān)鍵核心零部件及生產(chǎn)企業(yè)、濰坊市科學技術(shù)進步獎三等獎等獎項。

　　由埃爾派自主研制的粉碎機、分級機，以及顆粒整形、包覆、修飾等關(guān)鍵技術(shù)的突破，打破了國外技術(shù)壁壘，填補了國內(nèi)行業(yè)空白，大大推進了醫(yī)藥、食品、化工、礦物、新材料、固廢處理等領(lǐng)域的技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。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)”、“中國專利山東明星企業(yè)”等榮譽稱號。

　　從問題咨詢到方案設計，埃爾派為客戶提供最專業(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，為客戶提供最專業(yè)的“保姆級”私人訂制服務。埃爾派已服務超過3000家海內(nèi)外客戶，銷路遍布亞、非、歐、美與大洋洲的100多個國家和地區(qū)，歸納統(tǒng)計了上萬種物料的超微粉碎分級解決方案，贏得了客戶們的廣泛贊譽。

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