光催化材料

　　利用粉煤灰制備半導體-石墨烯-粉煤灰基地質聚合物復合光催化材料，粉煤灰在堿性激發劑的作用下可以使其中的無定形莫來石與激發劑發生反應，生成一種結構緊密、平均粒徑小的復合凝膠材料。Co2+摻雜三氧化二鐵不僅能提供給三氧化二鐵半導體的主級能量，同時負載能大幅度提升復合凝膠材料對染料分子的吸附能力，這可改善光生電子空穴對的分離效率，即增加了光對染料的降解能力。

　　造紙

　　用粉煤灰制備的硅酸鈣作為造紙的填料，由于硅酸鈣具有較大的粒徑，加入硅酸鈣的紙張比加入碳酸鈣的傳統紙張具有更高的松厚度和物理強度，而且紙張的光散射系數、亮度和抗張指數增加。對于白度要求不高的特種紙，加填粉煤灰的量為原紙板的22%，就能使不透明度達到99.6%ISO，耐破強度為1.4kPam2/g，撕裂強度為3.82mNm2/g。SinhaASK[16]選取平均粒徑19μm的粉煤灰，其實驗結果表明：粉煤灰的化學成分與高嶺土相似，加填粉煤灰的紙張不透明度和撕裂強度優于高嶺土，缺點是白度不高。

　　粉煤灰未能在我國普遍用于造紙和涂料行業，最主要的原因是粉煤灰中未燃燒的炭和鐵影響了粉煤灰的白度，只有解決白度問題，粉煤灰才能在造紙行業普遍利用。現在行業對粉煤灰增白的主要方法為：先除去粉煤灰中的氧化鐵，再通過煅燒等方法除去粉煤灰中的炭。實驗比較發現，先除鐵再除炭，得到的粉煤灰白度較高，約63%。除鐵主要有酸浸-還原化學除鐵法、微生物除鐵法和氧化法。酸浸-還原化學除鐵：采用硫酸酸浸，再用保險粉(連二亞硫酸鈉、鋁粉、鋅粉、硫代硫酸鈉、二氧化硫脲等)還原三價鐵離子。邵曉秋等研究表明，二氧化硫脲最優，然后用草酸絡合除鐵法，鐵的去除率約為50%，ISO(粉煤灰白度)提高了21%。對于礦物中的有機質和黃鐵礦，采用氧化除鐵較好，處于還原態的黃鐵礦中的鐵離子被氧化后，形成了可以溶于水的鐵離子，同時那些顏色較深的有機物質也被氧化為無色，通過洗滌可以去除。此外，還可以通過微生物法除鐵，以氧化鐵硫酸桿菌作為氧化劑，在酸性條件下將粉煤灰中的鐵和硫氧化為可溶性的Fe2+和SO2-4，然后通過洗滌去除。

　　除去粉煤灰中的炭常用煅燒法。主要影響粉煤灰白度的是表面炭、孤立炭。研究表明，煅燒方式可以有效的去除粉煤灰中含有的孤立炭以及表面炭，有效的提高粉煤灰白度。實驗表明，800℃、保溫30min，粉煤灰白度提高19%，炭去除率為62%。除鐵和脫炭的粉煤灰的白度雖然從32%ISO提高到了50%ISO。但對于造紙行業而言，50%ISO明顯不夠。王命研究發現，先除去粉煤灰中的鐵，再除去炭，經過PCC包覆增白改性后的粉煤灰，明顯提高了粉煤灰的白度，同時也保留部分炭和鐵的化合物，從而降低了煅燒階段的能耗和化學除鐵過程中的反應副產物的生成，也減少了對粉煤灰結構的破壞。其方法主要為：采用物理方法用一種微細粉體PCC對粉煤灰實現包覆，把PCC、改性粉煤灰和水混合均勻，使PCC附著在改性粉煤灰上，用淀粉作為連接粉，通過對淀粉的蒸煮、糊化和干燥，可以對經過除鐵和除炭的粉煤灰用PCC進行穩定包覆改性。實驗表明，粉煤灰的白度增加了12.4%，約為75.4%ISO。

　　提煉金屬鋁

　　隨著我國工業和科技日益蓬勃的發展，金屬鋁資源匱乏將會限制我國工業發展。然而我國一些地區的廢棄物———粉煤灰中的氧化鋁含量可以達到我國中級鋁土礦的品位，含量有40%～50%，因此高鋁粉煤灰回收中的鋁資源，不但增加了粉煤灰的高值利用率，同時也會大幅度緩解我國對金屬鋁需求的困境，保護環境的同時減少了污染。粉煤灰的主要成分Al2O3，從粉煤灰提取Al2O3或鋁鹽的化學工藝主要是堿法燒結和酸浸法，但目前主要處在實驗室階段，工業化應用少。石灰石燒結法[19]：將粉煤灰和石灰石或者石灰混合燒結，粉煤灰中的莫來石和石英變成不溶的2CaO·SiO2和易溶于碳酸鈉溶液的12CaO·7Al2O3，硅鋁酸可被碳酸鈉溶出生成NaAlO2，從而實現硅鋁分離。其缺點是能耗高，產渣量大。優點是節省了粉磨能耗，濾出的不溶性硅酸二鈣可用于水泥生產。酸浸法：即直接酸浸，但為了提高鋁的浸出率，通常加入氟化物作為助溶劑來破壞硅鋁玻璃體及莫來石結構。其優點是可制得純凈的Al2O3。缺點為投入成本高，對設備要求高，推廣效果差。預脫硅-堿石灰燒結法提取三氧化二鋁工藝繁雜，在整個工業生產過程中會產生大量廢水，并且提取氧化鋁后的尾渣再利用難度高。

　　由于現有的從粉煤灰中提取鋁方法有著明顯的缺陷，阻礙了從粉煤灰中提取鋁的工業化進程。劉蓮花等[20]在傳統的預脫硅-堿石灰燒結法的基礎上，通過在水中添加分散劑，增強其分散性，再經過對粉煤灰超細研磨和沉降分級，可以獲得含量約70%的低品位三氧化二鋁。與傳統的預脫硅-堿石灰燒結法相比，大幅度降低了污染量、殘渣量和能耗量，節約了生產成本。

　　與國外的粉煤灰利用率對比，日本荷蘭的利用率均達到了100%，而我國粉煤灰有效利用率僅僅約為60%，與資源節約型國家相比，我國任重道遠。我國目前粉煤灰堆積量大，且火力發電每年產生的粉煤灰約1億t，并且日益增加。我國目前主要利用粉煤灰作低產值利用，優點是吃灰量大，但存在著資源浪費，同時對環境也產生二次污染，因此，我們應該大力對粉煤灰進行高值利用，既節約資源，同時產生更好的經濟效果，對環境更加友好。目前而言，我國對于高值利用粉煤灰，利用率不足5%。粉煤灰中含有大量的氧化鋁，國內目前從粉煤灰中提取氧化鋁研究主要處在實驗室階段，由于生產成本高，或者能耗高，產渣量大而未能工業化。我們應對從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝進行改進，簡化工藝，降低污染，制定成本低的綠色節能科學工藝。同時還要充分利用粉煤灰比表面積大的特點，制備吸附劑，或者利用粉煤灰制備抗菌材料。