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粉煤灰填充剂卷土重来

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粉煤灰是从燃煤电厂和焚化炉的烟囱中收集的二氧化硅和氧化铝残留物,既是废品,又是有前途的低成本塑料填料。 50年来,大多数粉煤灰已进入水泥中,可提高其抗压强度和固化能力。精制的粉煤灰填料已经在液体树脂应用中使用了数十年,例如乙烯基塑料溶胶,热固性块状和片状模塑料。

现在,许多供应商都在尝试开发热塑性塑料市场。特别是,飞灰已在汽车和建筑应用中浮出水面,这些应用不仅涉及熔融配混,而且还涉及比以往更高的负载量。

装上灰烬

多年来,位于火力发电厂附近的混炼厂将少量(1-2%)的灰分投入深色化合物中,以节省成本并增加刚度。弗吉尼亚州亚历山大市的美国煤灰协会的消息人士说,斯坦利工具的手柄到早期通用汽车公司的零件上都含有少量的飞灰。但是直到大约五年前,才发现高负荷的应用。当时,位于安大略省密西沙加的Lex Technologies将50-80%的灰分掺入回收的PE中以制造建筑材料。

尽管该公司破产,但此后至少有三个商业项目使用25-70%的灰分。最高负载<60-80%

粉煤灰含量高达50%的复合材料正在被挤出并压制成型,例如屋顶振动片和木材。烟灰增加了硬度并降低了成本。纽约州波基普西市的Ecomat公司两年前开始在屋面和木材中使用25%的粉煤灰。现在,其用于再生聚乙烯塑料木材的化合物使用50%的粉煤灰,并发泡至木材的密度。 Ecomat,拥有与多种奇特矿物填料复合的专利

15-30%粉煤灰的化合物正在原型注塑汽车装饰件的测试中。除增加刚度外,粉煤灰还提高了汽车零件的“回收利用”含量。密歇根州大急流市的Vi-Chem公司正在对含有细颗粒(20微米以下)粉煤灰的乙烯基和TPE自动修整化合物进行长期的天气测试。 Vi-Chem同时使用单螺杆和双螺杆挤出机。 Vi-Chem研究化学家Bo Wang说:“选择单晶还是双晶是由树脂决定的。” “如果不需要对基质树脂进行剧烈混合,则只需使用一个螺丝即可。”

利弊

粉煤灰的性质与碳酸钙的性质非常相似,但有显着差异。粉煤灰基本上是细粉状的沙子,但没有像碳酸钙一样的锋利边缘。烟灰由小球组成

这些球增加了塑料化合物的刚度和抗压强度,但以增加脆性为代价。另一方面,一些使用灰烬的加工商表示,球体的作用类似于小型滚珠轴承,以提高生产率。粉煤灰也呈无定形,非球形形式,目前在商业上很少使用。

飞灰的密度(2.22 g / cc)比碳酸钙(2.7 g / cc)低。因此,在化合物中,按重量计30%的粉煤灰可以替代36%的碳酸钙,同时保持相同的体积分数,Vi-Chem的Wang说。

颜色是缺点之一。粉煤灰为灰色或棕褐色,而碳酸钙为亮白色,因此粉煤灰仅可用于深色化合物。另外,粉煤灰是磨料,但是磨料如何取决于灰的类型

粉煤灰的性质和粒度不一致(1-100微米,其中25-50%为>10微米)。价格范围从$ 13到$ 28 /吨(0.65-1.4¢/ lb,取决于一致性。精制等级的成本可能是其两倍甚至更高。加工商还可以通过从一致的来源获得粉煤灰来确保更高的质量。凤凰城Boral Technologies新产品开发经理Aron McBay说:“重要的是,不仅要从一家公用事业工厂获得能源,而且要从一家公用事业的一个单位获得能源。”

一些灰烬还含有不良的活性炭残留物,会吸附油和树脂。因此,商业粉煤灰仅来自燃煤电厂。粉煤灰(与炉底收集的底灰不同)会将99%的重金属污染物捕获在燃烧物中。因此,垃圾转化为能源的焚化炉或城市垃圾产生的灰烬可能不包含在塑料中,这些灰烬中可能含有铅和汞。

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