粉煤灰基沸石的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

孫延文，王連勇，2，楊湘瀾，崔家新，薛海月，韓建麗

(1.東北大學(xué)冶金學(xué)院，沈陽(yáng) 110819；2.國(guó)家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110819)

0 引 言

我國(guó)是燃煤發(fā)電大國(guó)，而粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物，每燃燒1 t原煤，能產(chǎn)生250～300 kg粉煤灰[1]。我國(guó)粉煤灰的排放量隨著電力需求的加大逐年增長(zhǎng)，但我國(guó)粉煤灰的綜合利用率要遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。大量粉煤灰的堆積廢棄會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染。粉煤灰的理化性質(zhì)決定了其變廢為寶的可能，國(guó)內(nèi)外研究者們經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，已經(jīng)把粉煤灰應(yīng)用在建材、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、化工等多個(gè)領(lǐng)域，但我國(guó)對(duì)粉煤灰的應(yīng)用普遍停留在低附加值利用層面。沸石是結(jié)晶硅鋁酸金屬鹽的水合物，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性、吸附性能、催化性能以及離子交換性能，但自然界中的天然沸石資源有限，且孔徑和通道并不一定能夠滿足利用所需要求。粉煤灰的化學(xué)成分比較復(fù)雜，物理化學(xué)特性也因其來(lái)源的不同而有所差異。從粉煤灰的物理性質(zhì)上來(lái)看，其顆粒直徑普遍<20 μm，容重0.5～0.9 g/cm3，比表面積300～500 m2/kg，且質(zhì)地輕薄，主要的化學(xué)組成成分是SiO2和Al2O3，與沸石有相似的成分、結(jié)構(gòu)和火山灰特性，這就說(shuō)明粉煤灰可以作為合成沸石的主要原料[2-4]，而合成沸石屬于粉煤灰的高附加值利用，被認(rèn)為是粉煤灰綜合利用的最有效途徑[5]。以粉煤灰為原料合成沸石，并將合成產(chǎn)物應(yīng)用于環(huán)境治理當(dāng)中是一種“以廢治廢”的發(fā)展理念，這與我國(guó)追求可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)是一致的。本文通過(guò)綜述粉煤灰的前期處理，以粉煤灰為原料合成沸石的主要方法以及合成產(chǎn)物的應(yīng)用領(lǐng)域，為粉煤灰制備沸石提供更多研究思路。

粉煤灰又稱(chēng)飛灰，是煤燃燒后的主要副產(chǎn)物，雖屬于固體廢棄物，但是一種具有極大潛在價(jià)值的類(lèi)火山灰資源[6]。其表面呈球形，具有比表面積大、吸附性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通常情況下粉煤灰呈灰色或灰黑色，含碳量越高其顏色越深。

粉煤灰的化學(xué)成分受到煤源、燃燒方式以及鍋爐爐型等多種因素影響。但總體上各類(lèi)燃煤電廠粉煤灰的主要成分是SiO2和Al2O3，屬于硅鋁酸鹽化合物[7]，還有部分Fe2O3以及少量的CaO、MgO、TiO2、K2O和SO3等，此外還含有多種稀有金屬。……