粉煤灰作为火力发电的副产物,是一种丰富的潜在资源,如今在诸多行业都有广泛应用。其中利用粉煤灰生产复合肥是一项既减轻堆积污染又能创造较高经济效益的技术,但这种技术目前仍存在诸多问题制约了其发展。本文通过对粉煤灰理化性质及粉煤灰复合肥制作过程进行深入的了解,制定了三部分研究内容,致力研究出一种没有环境污染的、较为经济和高肥效的粉煤灰复合肥。研究结果表明,用此方法制得粉煤灰复合肥符合要求。具体研究过程如下:通过对四个电厂的粉煤灰和保定市北部农耕黄潮土分别进行了容重、比重、孔隙度、导热率、比表面积这五种物理性质和XRF测定,结果表明,物理性质优于黄潮土且两者化学组成上较为相似,部分对农作物有益的微量元素Cu,Zn,S等含量粉煤灰甚至高于黄潮土,有做化肥的条件和潜质。同时,对粉煤灰中五种人们重点关注的有毒重金属As,Cr,Cd,Pb,Hg进行浸出试验研究,结合粉煤灰复合肥制作方式和实际施用情况,得出粉煤灰用作复合肥几乎不会对土壤重金属含量产生影响。铁离子是农作物生长所必须的微量元素,而粉煤灰中铁离子含量丰富,如果能够从粉煤灰中浸出更多铁离子用于复合肥中,就能提高现阶段粉煤灰复合肥的肥效。我们设计方案,通过在粉煤灰中添加Na₂CO₃煅烧并酸浸的方式尝试增大粉煤灰中铁离子浸出率。实验首先用正交实验方式测定粉煤灰与Na₂CO₃的质量比、煅烧时间、煅烧温度对粉煤灰中铁离子溶出率的影响,得出结论:煅烧温度和煅烧时间对浸出率影响较大,粉煤灰和Na₂CO₃的质量比对此实验的影响较小,在工艺条件为煅烧温度800℃,煅烧时间2h,粉煤灰和Na₂CO₃的质量比1:1,铁离子浸出率最大,为15.19%。但此时溶出率仍然较小,需对其进行酸浸实验,酸浸时每次都用20g上述条件煅烧后的粉煤灰-Na₂CO₃混合固体做实验基准。实验结果表明,在酸浸时间2h、反应温度80℃条件下,先滴加11mL的5mol/L硫酸,再添加0.96g的氨基磺酸,粉煤灰的铁离子溶出率可达91.40%,完全达到预期的溶出率。由于粉煤灰成颗粒状,质地松散,粘性小,会对复合肥造粒过程带来极大的不便。我们提出创新性想法,通过提取粉煤灰中硅铝成分,改性将其转变成硅酸钠和铝盐,调整PH,利用硅酸盐与铝盐的双水解反应生成的胶状物,提高粉煤灰在造粒时粘性不足的问题。实验结果表明,上述所得硫酸铝晶体与硅酸钠晶体分别经干燥粉碎后以摩尔比1:2完全混合后,混合物与原灰以质量比1:9混合后制得,在使用时喷入一定水分,硅酸钠和硫酸铝发生双水解反应,生成氢氧化铝和硅酸混合的胶状物,具有较强粘性,方案可行。此外,粉煤灰比表面积大,吸附性较强,能够固定更多的肥料,提高肥效,但我们担心吸附后的肥料无法顺利释放,故对粉煤灰进行了吸附、过滤、滴定等一系列实验。结果表明,粉煤灰的吸附性基本不会对N、P、K的释放产生影响。并且通过微波改性后可以增加粉煤灰吸附性,让其固定更多肥料,提升了这一优势。