สถานะและความคืบหน้าของการวิจัยเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์เถ้าถ่านหินมูลค่าสูง

การเติบโตอย่างรวดเร็วของความต้องการพลังงานทั่วโลกได้ปูทางไปสู่การพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือกอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ถ่านหินยังคงมีบทบาทสำคัญในฐานะแหล่งพลังงานหลักของโลก โดยในปี 2558 ถ่านหินคิดเป็น 29% ของปริมาณพลังงานทั่วโลก และคาดการณ์ว่าในปี 2538 ถ่านหินจะยังคงคิดเป็น 24% ของพลังงานทั้งหมด นอกจากนี้ เถ้าลอยจากถ่านหินซึ่งเป็นผลพลอยได้จากโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหิน จะมีปริมาณสูงต่อไปอีกนานเถ้าลอยจากถ่านหิน เถ้าลอยจากถ่านหินกลายเป็นประเด็นปัญหาสิ่งแวดล้อมเนื่องจากองค์ประกอบที่ซับซ้อนและการจัดการที่ไม่เหมาะสม ในขณะเดียวกัน เถ้าลอยจากถ่านหินก็เป็นทรัพยากรที่มีศักยภาพ ซึ่งจำเป็นต้องนำมาใช้ประโยชน์อย่างเหมาะสมโดยเร่งด่วน ปัจจุบัน การใช้ประโยชน์จากเถ้าลอยจากถ่านหินครอบคลุมหลายสาขา แต่มีอัตราการใช้ประโยชน์ที่คุ้มค่าต่ำ เงื่อนไขของการใช้ประโยชน์ที่คุ้มค่าคือการศึกษาคุณสมบัติของเถ้าลอยจากถ่านหิน เถ้าลอยจากถ่านหินประกอบด้วยอนุภาคทรงกลมอสัณฐานที่เป็นของแข็งหรือกลวง อนุภาคคาร์บอนที่เผาไหม้ไม่หมดที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ และอนุภาคแร่ เช่น มัลไลต์ ควอตซ์ ฮีมาไทต์ เป็นต้น คุณสมบัติทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และองค์ประกอบแร่ของเถ้าลอยจากถ่านหินในพื้นที่ผลิตต่างๆ มีความแตกต่างกัน วิธีการและวัตถุประสงค์ในการใช้ประโยชน์ก็ไม่เหมือนกัน องค์ประกอบที่ซับซ้อนของเถ้าลอยจากถ่านหินเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการใช้ประโยชน์ที่คุ้มค่า อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบที่มีประโยชน์ เช่น ไมโครสเฟียร์กลวง คาร์บอนที่เผาไหม้ไม่หมด วัสดุแม่เหล็ก เป็นต้น สามารถแยกออกจากส่วนประกอบที่ซับซ้อนได้ด้วยเทคนิคการแยกที่เหมาะสม องค์ประกอบทางเคมีและองค์ประกอบแร่ของเถ้าลอยจากถ่านหิน เถ้าถ่านหินเป็นวัตถุดิบราคาถูกสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เช่น จีโอโพลิเมอร์ แก้วเซรามิก และซีโอไลต์ องค์ประกอบทางเคมีและขนาดอนุภาคดั้งเดิมของเถ้าถ่านหินมีอิทธิพลอย่างมากต่อความแข็งแรงของจีโอโพลิเมอร์ เงื่อนไขทางเทคนิคที่เหมาะสมควรถูกกำหนดโดยพิจารณาคุณสมบัติพื้นฐานของเถ้าถ่านหินอย่างครบถ้วนเมื่อเตรียมจีโอโพลิเมอร์ ตามองค์ประกอบทางเคมีของเถ้าถ่านหิน แก้วเซรามิกที่เตรียมจากเถ้าถ่านหินส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองระบบ ได้แก่ CaO-Al2O3-SiO2 และ MgO-Al2O3-SiO2 แต่การใช้พลังงานของวิธีการเตรียมค่อนข้างสูง วิธีการเผาผนึกโดยตรงที่มีการใช้พลังงานต่ำยังคงต้องมีการศึกษาและเผยแพร่เพิ่มเติม มีการทดลองประยุกต์ใช้ซีโอไลต์ที่สังเคราะห์จากเถ้าถ่านหินมากมาย แต่มีการทดลองในระดับอุตสาหกรรมน้อยมาก การวิจัยเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการเตรียมซิลิกาแบบมีรูพรุนขนาดกลางและการทดลองละอองซิลิกายังไม่ละเอียดถี่ถ้วนเพียงพอ เงื่อนไขควบคุมได้ยาก และยังคงมีข้อบกพร่องอยู่ ยังอีกไกลกว่าจะถึงยุคการผลิตในระดับอุตสาหกรรม