北方民族大学郭生伟团队《J. Mater. Res. Technol.》：用于新型PVC建材的粉煤灰大宗高值利用

2023-02-26 来源：高分子科技

粉煤灰（CFA）是从煤燃烧的烟气中收集获得的细小飞灰和炉渣，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物。据估算，每消耗2吨煤就会产生1吨粉煤灰，我国粉煤灰年产6亿多吨且呈逐年递增趋势，大量粉煤灰无法利用，只能堆存或填埋，目前已累计堆存30亿吨。堆存的粉煤灰不仅占用耕地，还会污染大气和土壤、淤塞河流，从而危害人体和生物。如何对粉煤灰进行大宗消纳及高附加值利用是亟待解决的问题。鉴于此，北方民族大学郭生伟团队以粉煤灰替代碳酸钙，研发面向大宗消纳粉煤灰的新型建材生产工艺，在实现粉煤灰大宗消纳及高值化利用的同时减少了碳酸钙资源的消耗，进一步助力实现“双碳”战略目标。

研究人员通过优选改性剂，研发了粉煤灰新型建材组合料配方，解决了因粉煤灰加入引起的聚合物基复合材料力学性能劣化问题。组合料经螺杆挤出冷却定型、牵引、切割为标准副框材料、地板型材等多种建筑装修材料。研发的粉煤灰混料过程中原位改性新工艺，解决了粉煤灰利用过程中因多次加工处理带来的粉尘污染问题。以产能0.8万吨的生产线计算，可年消耗粉煤灰约5000吨，减少碳酸钙使用约5000吨，节约成本近500万元，所生产的CFA/PVC新型建材，每吨可节约成本约800~1200元，经济和社会效益显著。

图1：CFA/PVC户外地板制备流程图

图2：不同填充量下CFA/PVC复合材料的（a）弯曲强度和弯曲模量；（b）冲击强度；（c）硬度（HRR）和（d）拉伸强度

图3：填充80份粉煤灰的CFA/PVC复合材料改性前（a）、后（b~c）的光学照片及SEM照片（d为填充80份未改性粉煤灰，e~i分别对应填充120份、160份、200份、230份和300份改性粉煤灰）

该技术目前已实现工业化生产，相关研究成果以标题为“Value-added utilization of coal fly ash in polymeric composite decking boards”发表在《Journal of Materials Research and Technology》上。该研究工作得到了国家自然科学基金、宁夏自然科学基金、宁夏重点研发计划项目和中央高校基本科研业务费的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785423002624?via%3Dihub

下载：Value-added utilization of coal fly ash in polymeric composite decking boards

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（责任编辑：xu）

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