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至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

2021-09-18 | 技术文档
粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

徐同考 中国塑协改性塑料专委会

粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体残渣废弃物,人们在建材类方面利用研究较多。本文就粉煤灰在塑料中的高值化利用进行了初步研究,在轻量化、吸附塑料中的有害气体等方面获得了明显的效应。

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粉煤灰,大多呈圆形,外观光滑,又称玻璃微珠、硅酸钙,主要由电厂或大型锅炉的煤炭燃烧后留下的残渣加工而成。

至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

粉煤灰当前主要用于建材行业的轻体高强保温材料、高标号水泥、道路、建筑基础夯实掺混料等。在高值化利用方面,主要用于建筑领域和对某些粉煤灰的氧化铝、白炭黑等方面的提纯研究开发,在塑料、橡胶及城市外墙涂覆等方面的研究有待进1步加强。

粉煤灰早在210多年前就在塑料制品中试用,近几年又成为新的功能改性热门材料。

我们将粉煤灰研磨分级后,经过表面改性处理,在PP、PE、PVC、弹性体、橡胶等制品中添加1定比例,利用测试结果显示,可吸附再生塑料或助剂产生的异味,比重减轻,生产本钱明显下降,具有明显的生态效益和社会效益。

粉煤灰的化学成份及特点

由于煤炭的矿产资源和地域不同,化学成份及性能具有明显差异,煤炭烧结后构成的粉煤灰主要化学成份差异也较大,主要指标参见表1。

至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

表1 粉煤灰化学成份

粉煤灰在塑料中的利用实验

我们将粉煤灰在PVC、PP、PE等制品中进行了常规利用对照实验,获得了1定的效果,在不同领域尚需作进1步的利用研究。

1.粉煤灰经过粉碎研磨、分级改性后,在PVC管材中直接试用,与加入同份数轻钙相比,挤出电流降落5%~10%,挤生产量有所提高,管壁外观光亮滑爽,冲击强度改良,主要物理性能指标未见明显变化,而原辅材料生产本钱明显下降。

2.将粉煤灰(内蒙)提铝后,经加工成具有蜂窝状微孔结构并含有结晶水特点的粉煤灰,生产成硅酸钙母料,与碳酸钙母料添加在PP板材中进行性能对照,主要参数见表2。

至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

表2 硅酸钙(粉煤灰)与碳酸钙母料添加在塑料板材中的性能对照

3.将粉煤灰与不同无机粉体在聚丙烯中添加20%进行了物理性能对照检测,各项性能指标参见表3。

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表3 不同无机粉体在PP中的利用(20%)注:粉煤灰为800目,其他粉体为1250目

在塑料中的利用特性

蜂窝状结构具有明显的吸附性

粉煤灰在电镜下的照片显示,外貌被广泛利用在交通领域为有序的“蜂窝”,而且这些“蜂窝”状结构相互交错,大小连接相通,壁上都是空心结构。

从以上实验中看出,粉煤灰大部份呈空心球蜂窝状,成为具有吸附性能的功能新材料,可有效地吸附有害物资、气味和水份。

至粉煤灰在塑料中的高值化应用研究

粉煤灰、碳酸钙/填充母料的甲醛吸附性能比较

粉煤灰的水份应高度重视

因孔隙结构,粉煤灰水份及易挥发物含量较大,受煤炭资源、燃烧条件、储运环境等多种因素影响,而水份含量的测定也会因不同条件和环境的制约,有1定的误差。釆用水份仪测试可检测水份含量及在不同温度、时间下的数值变化。

粉煤灰在塑料中的高值化利用前景

塑料、钢铁、水泥、木材成为4大工业材料,塑料的比重轻、加工工艺简单、利用广泛,已遭到人们的青睐,塑料的增长速度超过其它工业材料。塑料的循环再利用是塑料的优势和特点,由于塑料制品的利用领域、使用环境、储运条件等复杂的因素影响,废弃后的塑料再次循环加工利用,常常会产生人们难以接受的气味和烟雾,给自然环境带来负面影响,已成为国家、社会、行业、企业高度关注的困难。

粉煤灰作为煤炭燃烧后的固体废物,当它的功能和特性未被发现时,常常都以废弃物看待,而它的比重小,强度大,特别是蜂窝状球型空心结构,具有特殊的吸附功能等特点,添加在再生塑料中,可有效地下降塑料制品的比重,吸附有害的气体,改良塑料制品隔热保温和耐候性、耐热性等特点,具有广阔的利用前景。

结束语

塑料再生循环利用粉煤灰>11=环保、轻量、吸附的多堆叠加效应,而两种材料的有机结合,不但可明显改良塑料的加工利用环境,提升废弃物的有效利用率,还可改良塑料、橡胶等材料的利用性能,将成为新的功能新材料。研究、实验、利用固废物的特点与优势,加强不同学科、不同领域、不同材料的交叉协作,发挥多元复合材料的各自优势与特性,扩大利用新领域,变废为宝,在经济效益、生态效益、社会效益等方面发挥正能量,为建设绿色、低碳、节能、环保和资源节俭型、环境友好型社会做出新的更大的贡献!