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北方民族大學(xué)郭生偉團(tuán)隊《J. Mater. Res. Technol.》：用于新型PVC建材的粉煤灰大宗高值利用
2023-02-26  來源：高分子科技

  粉煤灰（CFA）是從煤燃燒的煙氣中收集獲得的細(xì)小飛灰和爐渣，是燃煤電廠排出的主要固體廢棄物。據(jù)估算，每消耗2噸煤就會產(chǎn)生1噸粉煤灰，我國粉煤灰年產(chǎn)6億多噸且呈逐年遞增趨勢，大量粉煤灰無法利用，只能堆存或填埋，目前已累計堆存30億噸。堆存的粉煤灰不僅占用耕地，還會污染大氣和土壤、淤塞河流，從而危害人體和生物。如何對粉煤灰進(jìn)行大宗消納及高附加值利用是亟待解決的問題。鑒于此，北方民族大學(xué)郭生偉團(tuán)隊以粉煤灰替代碳酸鈣，研發(fā)面向大宗消納粉煤灰的新型建材生產(chǎn)工藝，在實現(xiàn)粉煤灰大宗消納及高值化利用的同時減少了碳酸鈣資源的消耗，進(jìn)一步助力實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。


  研究人員通過優(yōu)選改性劑，研發(fā)了粉煤灰新型建材組合料配方，解決了因粉煤灰加入引起的聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能劣化問題。組合料經(jīng)螺桿擠出冷卻定型、牽引、切割為標(biāo)準(zhǔn)副框材料、地板型材等多種建筑裝修材料。研發(fā)的粉煤灰混料過程中原位改性新工藝，解決了粉煤灰利用過程中因多次加工處理帶來的粉塵污染問題。以產(chǎn)能0.8萬噸的生產(chǎn)線計算，可年消耗粉煤灰約5000噸，減少碳酸鈣使用約5000噸，節(jié)約成本近500萬元，所生產(chǎn)的CFA/PVC新型建材，每噸可節(jié)約成本約800~1200元，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。


 圖1：CFA/PVC戶外地板制備流程圖


 圖2：不同填充量下CFA/PVC復(fù)合材料的（a）彎曲強(qiáng)度和彎曲模量；（b）沖擊強(qiáng)度；（c）硬度（HRR）和（d）拉伸強(qiáng)度


圖3：填充80份粉煤灰的CFA/PVC復(fù)合材料改性前（a）、后（b~c）的光學(xué)照片及SEM照片（d為填充80份未改性粉煤灰，e~i分別對應(yīng)填充120份、160份、200份、230份和300份改性粉煤灰）


  該技術(shù)目前已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，相關(guān)研究成果以標(biāo)題為“Value-added utilization of coal fly ash in polymeric composite decking boards”發(fā)表在《Journal of Materials Research and Technology》上。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、寧夏自然科學(xué)基金、寧夏重點研發(fā)計劃項目和中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費的支持。


  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785423002624?via%3Dihub

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

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