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1、稻壳的理化性能分析 吉林大学博士学位论文1.1.2 稻壳及稻壳灰的特点1.1.2.1 稻壳及稻壳灰的组成与特点 稻壳是一种木质纤维素原料，约含 20%的木质素，40%左右的纤维素、20%左右的五碳糖 聚合物（主要为半纤维素），另外，约含 20%灰分及少量粗蛋白、 粗脂肪等有机化物。稻壳含有的二氧化硅以网络状分布其中，起着骨架作用，木质素。纤 维素等填充在网络中。稻壳灰主要由二氧化硅和碳两种物质组成，根据稻壳燃烧的程度不 同，其含碳量也不同。另外，稻壳灰中还含有 CaO、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O 等金属氧化物。X射线衍射谱图表明，稻壳灰中没有任何晶态的二氧化硅的衍射峰出现
2、, 表明燃烧后的稻壳灰中二氧化硅保持无定型状态不变。同时，稻壳灰富含硅和碳的特点， 令其在应用上有着广泛的前景。1.1.2.2 稻壳及稻壳灰的结构与形貌稻壳由内颖及较大的外颖组成，内外通过两个钩状结构彼此连接。稻壳长5-10mm、宽 205-5mm、厚25-30“m,其色泽呈稻黄色、金黄色、黄褐色及红棕色等。其结构如图1.1 所示。图 1.1 稻壳形貌结构图Sf S.tikV XMW1 师iW&i.rmmFig.1.1 The structure of rice husk: (A) the appereance of rice husk; (B) the outside surface of
3、rice husk; (C) the side surface of rice husk; (D) the inside surface of rice husk2 稻壳及稻壳灰的特点稻壳灰的主要组成为非晶态的SiO2,其原子排列的基本结构是很清楚的，即Si原 子处于四个O原了组成的正四面体中心，构成结构单元Si044四面体。大量的研究表明， RHA 的比表面积很大，随加工条件不同，其 N2 吸附比表面积在（ 50100） m2/ g 之间 。因此，很多研究均认为 RHA 是多孔性火山灰材料。以往对RHA进行的SEM研究，只报道过RHA中含有大量微米尺度（1一10p m）的空 隙。仔细研究，这
4、种尺度的孔隙不足以说明 RHA 为何具有如此巨大的比表面积（硅灰 的平均粒径为0. 10. 2p m，其比表面积才20m2/ g左右）。因此从理论上推测，RHA存 在大量小于0. 1p m的微孔。暨南大学理工学院的欧阳东等人采用SEM，TEM及选区 电了衍射（SAD ）技术对其显微结构分二个层次进行了研究。该研究发现稻壳灰是由纳米 尺度的SiO2凝胶粒子（约50nm）疏松地粘聚而成。稻壳灰结构中除了以往报道的微米 尺度的蜂窝孔（约10p m）夕卜，还含有大量由SiO2凝胶粒子非紧密粘聚而形成的纳米 尺度孔隙（v50nm）,如图1.2所示。纳米尺度的SiO2粒子和纳米尺度的大量孔隙是稻 壳灰具有
5、较大的比表面积（50 100m2/g）和超高火山灰活性的根本原因。图 1.2 稻壳灰结构三层结构模型Fig.1.2 Three hierarchial model of the microstructure of rice husk ashrfriiiiio SiOzScdknurfRHA| 广 IjirTklniiriJMitnKiystnlFilut chiprum ubiiLlesurlstvcNano Sfi h rsartiki f fibre chipih) 2 d luycd1.05pm-ljjrn)K ) X kijvSOiiiujInlrrnnl 押r血ec1.1.2.3 稻壳及稻壳灰的物理性质稻壳占稻谷重量的18-20%，稻壳的容重为0.1t/m3，捣实后可达0.16t/m3；堆积密度为96 160 Kg/m3，粉碎后可达384400Kg/m3；稻壳的休止角为42o；稻壳燃烧时，其燃烧 热值为12.6-16.8MJ/Kg。稻壳燃烧剩下的稻壳灰一般为稻壳质量的20%，稻壳灰的主要 成分是二氧化硅，含量高达60% 97%。稻壳灰的容重为200400 kg/m3，相对密度为 2.14。稻壳灰具有较大的比表面积，通常为5060 m2/g,有时可高达100 m2/g。
