稻殼灰資源化綜合利用及組成結構分析

摘要：挖掘稻殼灰的潛在的利用價值，提高稻殼灰的利用率，對保護環境和發展綠色經濟至關重要。本文總結稻殼灰在不同領域的應用，通過文獻引證分析稻殼灰的化學組成和微觀組成結構，并簡單論述了稻殼灰的在未來社會發展中的應用前景。

關鍵詞：稻殼灰；微觀結構；二氧化硅；綠色經濟

水稻在中國每年生產量為2.0億噸左右，稻殼占其中百分之二十左右。絕大多數的稻殼灰處理方式為堆放在農田，自然狀態下難以腐爛，一般的處理方法是將稻殼焚燒當作肥料或排放到水溝，造成空氣、土地和水的污染。稻殼灰中主要含有木質素、纖維素和SiO2以及少量的脂肪和蛋白質，其中SiO2含量在80%以上，其主要化學成分見下表。

本文通過總結稻殼灰在不同領域的應用，分析稻殼灰的化學組成和微觀結構，并簡單論述了稻殼灰的在未來社會發展中的應用前景。

1稻殼灰的應用

國內外許多學者花費大量精力研究稻殼灰中的硅在新能源領域、農業領域、建材領域和化工領域等方面的綜合利用，[3]并取得了巨大的進展，如圖1。

在環保領域的應用：①制備去污劑——去污粉：將加工研磨后的稻殼灰、四硼酸鈉，、三聚磷酸鈉等按比例攪拌均勻研磨制成；②利用稻殼灰的多孔特性及吸附作用制備吸附劑；③制備的環保餐具，具有安全無毒、快速降解等優點。

在農業領域的應用：①制作苗床實現無土栽培，批量生產幼苗；②作為改良劑，增加土壤的透氣性和疏松性，改善其酸堿性；③稻殼灰與其他有機物混合可作食用菌的培養基。

在建材領域的應用：①以稻殼灰及石灰為原料可以制成防結塊防潮的黑色稻殼灰水泥；②將稻殼灰與水泥、樹脂均勻混合壓制而成磚塊或薄板，具有質量輕、強度高、耐火性好、良好的保溫隔熱性能等優點；③將稻殼灰制成混凝土活性摻合料，作為人造木板、涂料、保溫材料。此外，稻殼灰在化工領域的也有相關應用，如制備水玻璃、氟硅酸鈉及白炭黑等。

2稻殼灰的組成結構

關于稻殼灰的研究利用，主要是對稻殼灰中含量較高的硅的研究利用，其SiO2的微觀結構主要與稻殼的燃燒時溫度密切相關。

通過分析不同焚燒溫度條件下生產的稻殼灰的XRD測試曲線圖像，對稻殼灰的各組成成分的存在形態進行物相分析，表明無定形形態的SiO2含量與晶質態SiO2含量的比值隨焚燒溫度升高而變小，晶質態SiO2含量逐漸增加，多孔疏松狀的結構逐漸消失。[1]

經過高精度的掃描電鏡對稻殼灰的微觀構造進行觀察，發現一部分與稻殼原有的微觀結構形態相似，而另一部分在外界作用下發生破碎，呈碎片化狀態（圖2a所示）。將稻殼灰表面繼續放大，發現稻殼灰的結構表面棱角分明、溝壑排列緊密有序（圖2b所示）。經X衍射發現其表面為致密膜狀晶質二氧化硅，[2]因此，稻殼的原始微觀結構經燃燒、熱解等加工程序后并未得到改變，晶質狀態SiO2完好保存在棱角溝壑中。

圖2c和d顯示稻殼灰的內部結構與外部之間存在一個夾層，在夾層中在幾微米大小蜂窩狀的孔洞。[3]此外，稻殼灰中還含有由凝膠狀態的硅離子非致密排列、相互粘聚而構成的納米級的孔隙。由于這些孔洞和孔隙共同作用，導致了稻殼灰擁有超高的比表面積（一般≥60000m2/Kg）。通過對低溫焚燒稻殼灰的化學活性研究，發現稻殼灰在混凝土中具有超高的火山灰活性。[4]

3結語

倘若稻殼灰作為礦物摻合料能在新能源領域、農業領域、建材領域、化工領域等領域的應用并得到推廣，必將對環境的保護和經濟的可持久發展產生重要的意義。當然，作為一種新型綠色材料，需對稻殼灰的生產設備及生產工藝的深層次研究，研究稻殼灰影響機理，對保護環境和發展綠色經濟至關重要。

參考文獻：

[1]佘躍心，李錦柱，曹茂柏，等.稻殼灰及摻稻殼灰混凝土應用研究進展述評[J].混凝土，2016（6）：5762.

[2]張霄.稻殼灰混凝土的力學性能和耐久性研究[J].混凝土與水泥制品，2015（11）：9194.

[3]劉妍.稻殼灰資源化綜合利用[D].吉林：吉林大學，2013.

[4]歐陽東，陳楷.低溫焚燒稻殼灰的顯微結構及其化學活性[J].硅酸鹽學報，2003，31（11）：11211124.

作者簡介：第一作者曾小平（1993），男，碩士，湖北隨州人，主要從事邊坡工程和道路工程無損檢測與監測的研究。