成果简介

   中科院广州能源研究所：

我国是世界上最大的稻谷生产国，每年有数千万吨的稻壳需要被消化处理。稻壳是大米加工的主要副产物，约占稻谷重量的20%。稻壳中含有15%～20%的无定形水合二氧化硅，其它成分主要为碳氢化合物，是一种量大面广的可再生资源。随着生物质综合利用技术的发展，燃烧产热及发电已成为我国常见的稻壳利用方式。但该技术在燃烧高灰分生物质获取洁净能源的同时，也会产生大量有毒的灰渣废弃物。这些灰渣废弃物大部分没有经任何处理就直接被丢弃，既没有得到有效治理和充分利用，又给周围环境造成一定污染。

近年来，随着生物质综合利用技术的发展，出现了利用稻壳灰制备活性炭材料和硅基化工品等高附加值产品的高效利用技术。在前人工作的基础上，本项目开发了一种稻壳灰高值清洁利用的新工艺，利用稻壳灰废弃物联产分子筛、活性炭和生物基钾肥。首先，在高温水热条件下，用较低浓度的碱液将灰渣中的SiO2快速溶解出来，同时制备出较高品位的活性碳；其次，利用溶解出的硅溶胶制备不同型号的分子筛产品；最后，利用烟道气或无机酸中和剩余的碱性溶液，生产生物基钾肥。该生产工艺的特点是原料来源广泛，整个系统在一个闭循环下操作，几乎没有污染物和温室气体排放，产品种类丰富且灵活多变；工艺流程简便，整个生产过程安全无毒，在常压下进行，操作简单，适合工业化生产。

技术优势

稻壳灰高值综合利用技术通过生物质废弃灰渣中碳源和硅源的高效分离，把生物质灰渣废弃物（包括稻壳灰、麦壳灰、麦秆灰等含硅灰渣）中的碳源转换为不同品质的活性炭，硅源转化为不同型号的分子筛粉末或分子筛催化剂，残余废液可通过酸中和制备生物基钾肥或工业级纯碱，从而极大地提高了产品的附加值。

该技术主要特点如下：

（1）所用制备的活性炭产品，既可为比表面积≥650 m2/g的工业级活性炭，也可为比表面积≥2000 m2/g的特种活性炭材料。

（2）所用制备的分子筛产品，既可为ZSM-5、Beta和MCM-41等高硅分子筛粉末，也可为以高硅分子筛为基体的各类分子筛催化剂。

（3）生产工艺灵活多变，适应性较强；既可采用KOH体系，副产生物基钾肥，也可采用NaOH体系，副产工业级纯碱。

这些特点保证了稻壳灰高值综合利用系统的综合性能稳定可靠，单位投资和运行成本都较低的特点，系统达到以下技术经济指标：

以气化稻壳灰联产工业级活性炭、ZSM-5分子筛粉末和生物基钾肥的生产模式为例，按照原料价格300元/吨和年运转6000小时计，年处理稻壳灰2200吨，计算该技术的经济效益，结果如下：

单位投资：7000~8000元/吨；每吨稻壳灰的产能约为：300 kg工业级活性炭、450 kg分子筛粉末、550 kg生物基钾肥；系统运营成本：8600元/吨；总产值：>16800元/吨；年利润：>8200元/吨。

应用市场

稻壳灰高值综合利用技术应用范围广，灵活性好，根据用户不同需要，生产规模可选择稻壳灰处理量为1000~10000吨/年之间。原料既可以选用气化燃烧的稻壳灰，也可以选用直接燃烧的稻壳灰。对中大型的稻谷加工企业，也可利用成熟的生物质气化技术（自有技术），先利用稻壳气化发电或供热，在将稻壳灰进行高值化综合利用。同时，由于该项目属于节能环保技术，对消除污染，减少CO2的排放有重要的意义，有条件享受国家政府的相关优惠政策，有很好的市场前景和巨大的推广潜力。

知识产权

拟合作模式

合作开发,技术转让,技术入股