生物質(zhì)氣化灰渣的利用

第14卷第2期環(huán)境衛生工程Environmental Sanitation Engineering生物質(zhì)氣化灰渣的利用李俊飛,王德漢,項錢(qián)彬,劉承昊(華南農業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,廣東廣州510642)楠要:生物質(zhì)氣化灰渣稻殼灰含有大量無(wú)定形SiO且保持納米尺度批粒結構,有巨大比表面積,具有高火山灰活性的特點(diǎn),越來(lái)越引起人們的關(guān)注。結合國內外現階沒(méi)的研究或果,舟紹了稻殼灰在化學(xué)工業(yè)、建村行業(yè)、環(huán)境治理、農業(yè)等方面的應用。同時(shí),根據低遇稻殼灰的特點(diǎn),展望了今后稻殼灰綜合利用的前景。關(guān)鍵詞:稻殼灰;特性;利用中圖分號:X705文獻標識碼:A文綿號:1005-8206(2006)02-0001-04Application of Biologlcal Material Steal Melt ResidueLi Junfei, Wang Dehan, Xiang Qianbin, Liu Chenghao( College of Rescources and Environment, South China Agrieultural University, Guangdong Guangzhou 510642)Abstract: Biological material steal mel residue rice husk ash(RHA)consists of nano SiO: particle, sticking slackly eachother, has very high speeifiehigh pozzolanic activity. this peculiarity arouse many people', attention. Combininresearch achievements both home and abroad at present stage, rice husk ash utilization in chemistry industry, construction materi-industry, environment control and agriculture etc, was introduced. Based on the peculiarity of RHA, the research directionRHa integrate utilization in the future was presentedKey words: Rice husk ash: Characteristic: Tilization水稻是世界上種植面積最廣、產(chǎn)量最大的農等報道,在NH保護下,經(jīng)700℃烘烤后得作物,當前全世界稻谷產(chǎn)量近6億t,我國總產(chǎn)量的稻殼灰,含47%S02,含52%C(均為質(zhì)量分約2億t,而稻殼是大米加工后的主要副產(chǎn)物,約數)。在空氣中燃燒,稻殼灰的顏色隨溫度而異占稻谷質(zhì)量的20%。按此計算,我國每年稻殼的600℃以下呈黑色,800℃呈灰白色,1200℃自產(chǎn)生量可達4000萬(wàn)。稻殼是一種生物質(zhì),將中帶黃色,各溫度下得到的稻殼灰,其對應的顆其生物質(zhì)能利用氣化發(fā)電在我國已有近40a的歷粒分布,比表面積也不同:在500-800℃時(shí),有史1。隨著(zhù)大米加工業(yè)的集中與大型化處理稻最大的比表面積,它的數值已接近一般肢體硅殼,將稻殼生物質(zhì)氣化獲得可燃性氣體用于發(fā)電(180m/s),這個(gè)溫度范內獲得的殼灰有很或作為民用能源是一種意義重大的利用方式。大的活性;900℃以上,比表面積下降。稻殼灰但是,在生物質(zhì)能氣化過(guò)程中,會(huì )產(chǎn)生大量的生中氣孔的大小以及呈開(kāi)放還是封閉也與處理溫度物質(zhì)氣化灰渣—稻殼灰,其量大約為稻殼的有關(guān),在400℃保溫12h情況下,小于或等于1020%因,由于稻殼灰和稻殼相比較,體積并沒(méi)有pm的閉氣孔占70%;溫度升到900℃,就只剩下發(fā)生顯著(zhù)減少,故必須做進(jìn)一步處理,以達到完8%,這時(shí)氣孔呈開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )結構。NPit!"在改消除的目的。進(jìn)燃燒流化床的過(guò)程中發(fā)現,在控制燃燒溫度和燃燒時(shí)間的條件下,可以制得高火山灰活性的在一般情況下,稻殼中有22%木質(zhì)素、35%殼灰纖維素、圖8%戊聚糖。除了碳氫化合卜述在制稻殼灰時(shí),要注意控制燃殼中還含有15%-20%的無(wú)定形水合中國煤化工,得到的稻殼灰才具有巨殼中各種成分的含量因產(chǎn)地不同而不YHCNMHG活性的特性在程殼氣化是稻殼燃燒后得到的產(chǎn)物,稻殼灰的產(chǎn)地、反應條件等因素的影響下,故得到的氣化灰渣有上述特性。1.1燃燒溫度對稻殼灰性質(zhì)影響1.2稻殼灰的組成結構燃燒溫度對稻殼灰性質(zhì)的影響很大。陳正行稻殼灰的化學(xué)組成因水稻的品種、產(chǎn)地和稻殼厚度的不同而有所差異。稻殼灰中晶體形態(tài)因收概日期:2005-10-10溫度變化較大,700℃以前石英與方石英并存,但環(huán)境衛生工程第14卷以石英為主,隨溫度上升,方石英增加,到1280表明白碳黑中SO2為無(wú)定形水合SiO2,制得的產(chǎn)℃方石英不再增加,稻殼灰的晶型基本穩定品質(zhì)量合格,而且生產(chǎn)成本低廉。蔣晶潔等在歐陽(yáng)東等對低溫焚燒后的稻殼灰的顯微結稻殼灰利用研究中指出,燃燒后的稻殼和38%的構進(jìn)行了分析,得出稻殼經(jīng)低溫(600℃)燃燒工業(yè)燒堿在一定工藝參數和條件下,可制得高質(zhì)后SO2保持無(wú)定形狀態(tài),稻殼灰是由納米尺度的量的成品水玻璃或者SiO2粉體;在制水玻璃的過(guò)SiO2(≤50mm)凝膠粒子疏松地粘聚而成,且具有程中產(chǎn)生的濾渣,由于其中的siO已被去除,其大量由SO2凝膠粒子非緊密粘聚而形成的納米尺含碳量可達98%以上,加水可制得活性炭。利用度空。這使得稻殼灰有巨大比表面積和超高火稻殼灰生產(chǎn)水玻璃,變廢為寶,不僅節約了資山灰活性的特性。源,而且具有良好的杜會(huì )效益和經(jīng)濟效益。王元據陳正行報道,稻殼灰與硅藻土相比,稻殼綱等研究將工業(yè)煤氣發(fā)生爐中制煤氣后排放的灰中的堿和堿土金屬氧化物含量較高,但稻殼灰廢料——稻殼灰水熱合成制取硬硅鈣石。其方法的耐火度不及硅藻土。是將稻殼灰、氫氧化鈣和水按適當比列混合,制另?yè)毡?Qingge Feng等對稻殼灰的火山成料漿,然后注入帶有攪拌裝置的高壓釜內,在灰活性的研究,將稻殼先用1mol的鹽酸處理,密閉狀態(tài)下,經(jīng)過(guò)升溫、恒溫和降溫,完成水熱然后與未經(jīng)酸處理的稻殼進(jìn)行同樣的低溫燃燒處合成反應。試驗結果表明,通過(guò)合理選擇硅鈣理。研究結果表明:經(jīng)過(guò)鹽酸酸化處理后得到的比、水固比、攪拌時(shí)間、反應時(shí)間、反應溫度等稻殼灰比未經(jīng)酸化處理得到的稻殼灰有更高、更水熱合成條件,稻殼灰中的S02能夠與Ca(OH)2穩定的火山灰活性。而且經(jīng)過(guò)酸化處理后得到的反應生成硬制硅鈣石晶體。稻殼灰的火山灰活性受燃燒時(shí)間的影響較小,另?yè)愓械?報道,稻殼灰是鑄鍋行業(yè)中未經(jīng)處理的則影響很大。稻殼的預處理對稻殼灰很好的傳統制模面料,具有非常優(yōu)越的熱性能性質(zhì)的影響較大。R.V. Krishnarao等研究指良好的透氣性和強度,能保證鐵鍋薄壁灰口鑄鐵出,經(jīng)過(guò)酸預處理過(guò)的稻殼,由于酸處理使得稻的特性,確保模型反復鑄造70-100次的壽命要殼中很多含碳的混合物被去除,因而經(jīng)焚燒得到求,所以至今還找不到比稻殼灰更好的材料。在的稻殼灰含碳比未經(jīng)預處理的要少;在低溫(400陶瓷合成中,傳統制陶業(yè)制得的陶瓷其主要成分℃)條件下,經(jīng)酸處理后的稻殼樣中碳的氧化比是石英,這就使得在驟冷過(guò)程中陶瓷容易破裂。較緩慢。這些研究說(shuō)明稻殼的預處理對焚燒制取 Cs Prasad等1研究了利用稻殼灰中的無(wú)定形玻稻殼灰也有一定的影響。璃態(tài)硅來(lái)代蒈石英制取陶瓷。結果表明:利用稻2稻殼灰的利用殼灰作添加料制取陶瓷時(shí),燒制溫度比對照要低在20世紀70年代,國外就有對稻殼灰進(jìn)行50~100℃,且得到的產(chǎn)品機械強度增加。添加資源化利用的報道叫。隨著(zhù)分析儀器的發(fā)展,稻殼灰燒制陶瓷,能節省成本,應用潛力大對稻殼灰研究的進(jìn)一步加強,人們對稻殼灰的性V.P.Dla等研究了利用稻殼灰制取有超高質(zhì)有了更多的了解,從環(huán)境保護和合理利用資源表面積的活性硅粉。研究中所用的稻殼灰來(lái)源于的角度出發(fā),對稻殼灰進(jìn)行了大量研究和應用。大米加工廠(chǎng)的稻殼燃燒,為了增加硅的相對含據歐陽(yáng)東報道,低溫稻殼灰含有大量無(wú)定形量,減少其他雜質(zhì)含量,稻殼灰在直徑為24.5cmSiO2且保持納米尺度微粒結構導致低溫稻殼灰有的瓷坩鍋里進(jìn)行加熱,卻熱速率為10℃/min,最巨大的比表面積和超高的火山灰活性理沿*AnM℃、500℃、600℃、700引起了人們對稻殼灰利用的關(guān)注中國煤化工殼灰研磨以增加比表面2.1化工行業(yè)稻殼灰含有大量的SO2,可以代替CNMHG40min、80mim。結果表,,取超高比表面積的活性原料通過(guò)一定的工藝流程制得價(jià)廉物美的硅酸鹽硅,在控溫700℃條件下燃燒6h,可以得到含硅產(chǎn)品,如白磯黑、水玻璃、制膜面料等。這在國量達95%的硅粉,將其在濕潤狀態(tài)下碾磨可使顆內外都有研究應用。粒的比表面積從54m/增加到81m2/g阮長(cháng)青等研究將稻殼低溫(600℃,102.2建材行業(yè)h)灰化制備白碳黑,制得的產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜分析根據稻殼灰中有大量無(wú)定形態(tài)的SiO2,低溫第2期李俊飛,等生物質(zhì)氣化灰渣的利用燃燒后的稻殼具有特殊的納米結構,其火山灰活 Qingge Feng等叫,研究了用農業(yè)固體廢棄物稻殼性超過(guò)造粒硅灰的特性,稻殼灰可以作為配置高制稻殼灰來(lái)吸附廢水中的汞和鉛離子。稻殼灰的強超高強混凝土的超高活性摻合料。早在20世紀制得方法:先將稻殼用1mol鹽酸浸泡4h,然后70年代,有人就進(jìn)行過(guò)利用稻殼灰作為制取混凝洗凈,烘下?？販?00℃,4h,熱解稻殼,得到土材料的研究。此后,其它一些國家如日本、澳有巨大比表面積的稻殼灰。試驗結果表明:稻殼大利亞、新西蘭、印度、泰園等研究了稻殼灰并灰適合于吸附廢水中有害重金屬汞和鉛離子,相用于混合水泥比其他很多方法,它具有成本低廉,吸附能力強VE.Ajwe等利用含有大量硅的稻殼灰代和吸附速度快等優(yōu)點(diǎn)。李立清采用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)替硅土制取水泥。實(shí)驗中,首先將稻殼在爐子里吸附試驗,研究了用稻殼灰作為含汞廢水處理中進(jìn)行脫碳預處理,然后將預處理的稻殼放入650汞的吸附材料,以蒈代價(jià)格昂貴的活性炭吸附℃電爐氣化,得到白色稻殼灰,接著(zhù)把稻殼灰同劑。研究結果表明,稻殼灰是一種有效去除廢水其他原料如氧化鋁、氧化鐵等一起在溫度為1400中Hg(Ⅱ)離子的吸附劑?！嫒蹱t里煉制成熔渣,將熔渣同其他一些添加劑稻殼灰作為脫色吸附劑在國內外已有研究粉碎混合即得水泥。結果表明:用稻殼灰代替一美國的U. Kalapayht等以稻殼灰制成硅酸鈉薄定量的硅土制得的水泥,其物理和化學(xué)指標都能膜進(jìn)行煎炸油脫除FFA(游離脂肪酸)試驗。制達到行業(yè)要求,且成本相對較低,能解決農業(yè)廢膜的方法是:稻殼灰加NaOH溶液,煮沸h,使棄物稻殼的去向問(wèn)題,減輕稻殼灰帶來(lái)的環(huán)境壓RHA中的SO2溶解生成硅酸鈉溶液,過(guò)濾,濃力,稻殼灰是值得推薦的一種材料。有關(guān)RHA用縮,加3mol/ L NaOH溶液以免SiO2沉淀。將硅于高強超高強混凝土的報道很少。歐陽(yáng)東等ω的酸溶液倒、在室溫下晾48h至干,手工取試驗表明:利用低溫稻殼灰代替10%-20%水泥膜平均厚度為0.84-1.0mm,為增加膜在試驗溫時(shí),可提高混凝土抗壓強度10MPa以上,低溫度(80℃)下的強度,以酷膜進(jìn)行加固。結果表稻殼灰是可以和硅灰媳美的礦物摻合料。但ls明,稻殼灰作為吸附劑對FFA有較好的脫除率ailM.S等研究了利用稻殼灰代替10%-30%其中以SiO2的含量依次為45%、50%的膜對FFA的水泥生產(chǎn)高強度的混凝土,結果表明:加人稻脫除最好。馬來(lái)四亞K.Y.Liew等m進(jìn)行了梭處殼灰后,高強度混凝土的強度有所下降。這可能理稻殼灰吸附棕櫚油中胡蘿卜素的研究。研究的因實(shí)驗中稻殼灰的性質(zhì),實(shí)驗工藝參數等不同引稻殼灰制取過(guò)程為:稻殼經(jīng)過(guò)水洗,干燥,然后的,但稻殼灰作為高活性摻合料用于高強超高再加熱處理,得到的稻殼灰進(jìn)行嫩磨,過(guò)師,用強混凝土的效果如何,還需要進(jìn)行大量的研究。一定濃度的酸進(jìn)行處理,過(guò)濾,制得了洗滌和未律賓把稻灰用作生產(chǎn)黏土磚的拌料。生產(chǎn)工藝洗滌吸附劑樣品。結果以未洗滌酸化稻殼灰的脫為將稻殼灰和黏土以l:3混合后脫坯,經(jīng)干燥焙色效果明顯。表明了稻殼灰可作為一種吸附劑燒后制出成品。焙燒時(shí),在窯爐底部鋪上一層30且經(jīng)過(guò)酸洗后的稻殼灰,其吸附能力更強。馬cm厚的稻殼,按間隔5cm和離窯壁15cm擺好霄進(jìn)行了稻殼灰對油中葉黃素的吸附活性研第一層磚壞。用稻殼填滿(mǎn)磚坯之間的空隙,再在究,也得出以酸性稻殼灰對葉黃素的吸附活性較第一層磚坯上蓋上5coC1的稻殼,用同樣的方法高。稻殼灰可作為一種新型油脂吸附脫色劑擺好第二層。窯爐大約可容納1200塊磚、磚窯2.4農業(yè)應用容積為3mx5mx4m。從下部引火m右重大功效,尤其是水稻等塊磚通常需1周,然后冷卻即成。H中國煤化工量。稻殼灰中含有大量的2.3環(huán)境治理CNMHG夠做到資源化利用和生態(tài)利用納米技術(shù)解決污染問(wèn)題將成益和環(huán)境效益。曾益坤染治理發(fā)展的重要方向2。低溫稻殼灰在利用稻殼灰制取硅酸鉀中介紹:通過(guò)對稻殼燃無(wú)定形SiO2且保持納米微粒結構,有巨燒后得到的稻殼灰成分的研究,得到稻殼灰中含積,有很強的吸附能力,在廢水、廢氣有很低的K和P,不適合作肥料。但經(jīng)米鐵等理等方面有很大的用途分析,稻殼灰中無(wú)機成分KO2.9%,Na:O廢水中的重金屬離子危害巨大,日本的0.06%,A1O10.63%,Fe:0O30.36%,Ca0環(huán)境衛生工程第14卷1.67%,Mg2.8%,TO20.03%,SiOh86.54%;歐(1歐陽(yáng)東,陳槽,幫殼結構的研究(料科學(xué)與工學(xué)原陽(yáng)東等對稻殼灰的顯微結構分析得出低溫焚燒3012143167-66|金生,稻谷殼在材產(chǎn)品中的綜合利用上每建材,19943)27-28得到的稻殼灰中的硅是以無(wú)定形SO2存在,活性(陳正行,事錫興,鑄鋼材料殼灰的科學(xué)作U1下金科,191高,并且是由納米尺度的SO2凝膠粒子疏松地粘3):13-14而成。M.A. Saleque等進(jìn)行過(guò)化肥、牛糞、for preparation of silenus asbel PI U s1936,稻殼灰綜合作用對稻谷的生長(cháng)、營(yíng)養吸收及增產(chǎn)9陽(yáng)東,陳橢.剩殼灰顯酸結構及其中納米s0的電鏡觀(guān)賽[電子效果試驗。試驗中的稻殼灰營(yíng)養成分(以干基學(xué)微,203,225):390-y9)N(0.2±0.03)g/kg,P(10±0.08)g/ [1o]Qingge Fkg,K(100±1.1)g/kg。將化肥、牛糞、稻殼“b與出he“計 petedlaereI!). Joumal d Collid andenact Saien, 2004,34: 321-326灰同孟加拉國某地區的土壤混合,經(jīng)過(guò)近9a的1Rvkm】5 hanyan, 'T Jagadish Komar. Siudies an the fon試驗表明:與空白相比,經(jīng)添加牛糞、稻殼灰的 tian of black particles in ree hask aliea abl土壤對土壤中的P和K能夠起到明顯控釋作用Society,2001,21:99-104因而更有效的利用了P和K。在種植水稻的過(guò)程ulir emts prepared brredroe, BelrumIPl US,178,Flen4l05459中添加牛糞和稻殼灰,可以相應的減少化肥的施13陽(yáng)東,能與硅灰焦夾的礦物合料一低稻殼灰[1中區建材03,6:42-44以上這些研究表明稻殼灰中含有豐富的硅4長(cháng),,霧,等,幫的置德備臺素,含有多種微量元素。將它作為添加料制取復1s蔣逃,蛇明艷,王玉院,萼,稻殼灰開(kāi)發(fā)利用削研究D.哈爾濱合肥用于農業(yè)生產(chǎn),能夠為作物提供硅素及其他范大學(xué)白然科學(xué)學(xué)報,195,日(1):0-51微量元素,還能夠起到改良土壤的作用。但稻殼161王無(wú)解,梅,用解光水合成硬硅的究(1鹽通,1995(5):60-64灰對磷等營(yíng)養元素是否能起到很好的控釋作用還1 c s Pssed, K N Mait. Vemurepal Fett ef no hmek ah in whitee有待進(jìn)一步研究eeepeaitieuslII Ceramice Isternatiose 2001(27)1 539-6353結束語(yǔ)3.1我國是盛產(chǎn)水稻的農業(yè)大國,有豐富的生物質(zhì)稻殼,生物質(zhì)氣化發(fā)電是稻殼的重要利用途II9IVIEAj-CAOkdke,FCAN,A嗎mmTechnolog,200073:37-19徑,同時(shí),每年也產(chǎn)生了數量巨大的生物質(zhì)灰渣(20歐用東,陳槽,低福發(fā)燒橢灰的顯做結構及其化學(xué)括性1鞭益—稻殼灰,且尚未找到合適的開(kāi)發(fā)利用途徑。學(xué),2031(11212ef rire husk sah an hy32稻殼灰有巨大的比表面、含有大量的S0O2 strengh concrete [J]. Ceaetrxbigm and Builing Ma7ss且保持無(wú)定形狀態(tài)、具有納米級別的微粒結構等(21劉轉年,金奇,鈉米技術(shù)處度水環(huán)污染治雅技術(shù)與設新特性,應引起人們的極大興趣2002,10(3):75·13.3基于稻殼灰含有大量的硅,國內外對稻殼23]Qiagge Feeg Qingyu Lis, Fushang Gang. Adenpuan u灰在化學(xué)工業(yè)、建材方面的基礎研究和應用較(41李立,利用光灰吸圖水中H(D(!污染防治技,19.1多。在農業(yè)利用方面,可以開(kāi)展稻殼灰的農業(yè)化(2)學(xué)行為研究,進(jìn)一步了解稻殼灰中硅的釋放特2 Kalapathy. A aew Mesod for Frme Fatty. id Redact性,以及對磷的吸附與釋放規律,確定其可行如mm,Joumal af Colloid and Int性;同時(shí),根據對稻殼灰的顯微結構研究發(fā)現,t261kYLAse fro Palm oUy by Adid-Thealed Red它是一種價(jià)廉物美的納米材料,其93(70):59-51有很大的利用前景中國煤化工Ⅱ油加,x,期(,11圍技術(shù)簡(jiǎn)介四川糧油科技,194參考文獻CNMHG236=24I生物質(zhì)灰化學(xué)特性的研[,太陽(yáng)能學(xué)運行及經(jīng)濟性分析U,太陽(yáng)能學(xué)報,200,20(2):140-144酸,2004,2502)2]年滿(mǎn)根.相殼的使川價(jià)值與開(kāi)發(fā)利雨[1l商業(yè)科技開(kāi)友,1951):1301XAsp, M J Abedn, ttal. Long-term sHeets of inorganic3]劉,黃殊,林志杰,等,殼灰的高效低污染利川前景研J1 Field Creps Rescarch,2004,8:534):15-17李立江,李宜英,等.利用殼飄氣化,開(kāi)發(fā)電力源[作者簡(jiǎn)介:李俊飛(1931-),在讀士,研究方向為固體度棄物的資源化利