【摘要】：我國因燃煤發(fā)電每年排放的粉煤灰達5億噸以上,占用大量土地,嚴重污染環(huán)境,成為各級政府極為關(guān)注的大宗固廢重點處置和資源化利用對象之一。排放的粉煤灰中,大部分為低鋁灰,而目前粉煤灰高效資源化開發(fā)利用研究針對的主要是高鋁灰。本文依托“粉煤灰提取氧化鋁和微細硅酸技術(shù)研究”課題,以酒鋼集團某電廠低鋁粉煤灰為對象,通過化學全分析、X射線衍射、掃描電鏡、差熱分析等手段,對其物化特征及礦物學特征進行了系統(tǒng)分析研究。在此基礎(chǔ)上,基于預脫硅+兩組分燒結(jié)法開展了低鋁粉煤灰綜合利用的工藝技術(shù)試驗,主要取得以下成果:1、酒鋼集團電廠粉煤灰具有低鋁、高硅、中高鈣特征,其中Al_2O_3含量為14.92%、SiO_2含量為45.62%、CaO含量為13.96%、Fe_2O_3含量為10.79%、MgO含量為2.30%、A/S為0.35;粉煤灰中晶相礦物主要為莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、石墨等,非晶相主要為鋁硅質(zhì)玻璃體。2、試驗結(jié)果表明,采用預脫硅+兩組分燒結(jié)法,可以將該類粉煤灰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁、石膏、凈水劑、硅膠等產(chǎn)品,且無二次廢渣排放,可實現(xiàn)其高效資源化綜合利用。具體工藝過程包括預脫硅、中溫活化、水浸、酸浸、凈水劑制備等主要階段。3、通過試驗確定的各工藝環(huán)節(jié)最佳工藝參數(shù)為:1)粉煤灰預脫硅階段:粉煤灰與助劑NaOH的質(zhì)量配比為1:1;預脫硅低溫活化溫度為100℃,活化時間為30min;預脫硅低溫活化樣堿浸溶液濃度為5%,液固比為10,堿浸時間為60min,堿浸溫度為100℃;預脫硅階段SiO_2提取率為69.46%,Al_2O_3提取率為12.82%。預脫硅粉煤灰中Al_2O_3含量為23.61%、SiO_2含量為25.38%、CaO含量為11.79%、Fe_2O_3含量為17.98%、MgO含量為2.78%、A/S為0.93,表明預脫硅后其中的SiO_2組分大幅減少,Al_2O_3含量大幅升高,A/S提高了2.6倍以上;預脫硅粉煤灰物相主要組成為莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、方解石、非晶相及鋁硅酸鈉。2)預脫硅粉煤灰燒結(jié)活化及水浸階段:預脫硅粉煤灰燒結(jié)活化樣與Na_2CO_3的活化配比為1.0:1.2,活化溫度為920℃,活化時間為30min;燒結(jié)熟料的水浸溶出液固比為10,溶出溫度為70℃,溶出時間為10min;循環(huán)溶出11輪后,如以粉煤灰為對象,則Al_2O_3的溶出率為41.52%,如以預脫硅粉煤灰為對象,則Al_2O_3的溶出率為57.67%。3)預脫硅粉煤灰燒結(jié)熟料水浸殘渣酸浸階段:以硫酸為浸取劑,硫酸濃度為3mol/L,酸浸固液比為1/10;分離硅膠的陳化時間為40min,陳化溫度為99℃;酸浸循環(huán)9輪后,如以粉煤灰為對象,則Al_2O_3的溶出率為41.82%,如以預脫硅粉煤灰燒結(jié)熟料水浸殘渣為對象,則Al_2O_3的溶出率為66.38%。4)聚合硫酸鋁鐵凈水劑制備階段:反應體系pH為4,反應溫度為75℃,反應時間為3h;當凈水劑投加量為4ml/20ml污水,靜置時間為80min,在弱酸和弱堿環(huán)境下凈水劑的去濁率可達90%以上。4、工藝技術(shù)與經(jīng)濟可行性分析表明:該工藝不僅具有能耗低、產(chǎn)品經(jīng)濟價值高、技術(shù)可行等優(yōu)勢,而且本技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。其中利用本工藝處理1t粉煤灰,需消耗苛性堿0.14t,硫酸1.06t,水6.91t,能量8.75GJ,可得到硅膠0.57t、凈水劑0.34t、硫酸鈣、鎂0.41t、氧化鋁0.06t,成本1540.57元(未考慮人工、設(shè)備、場地及稅率等費用),利潤1104.13元。
【圖文】：

了解玻璃體的結(jié)構(gòu)對研究粉煤灰的礦物學特征非常重要。圖1.2 是粉煤灰顆粒內(nèi)部不均勻的示意圖[55]。從該圖中可以看出，在顆粒的最里層有一個內(nèi)核，由空心或?qū)嵭木w或玻璃體組成。外層是因初步晶化而形成的帶狀非均質(zhì)體。表層則是因相析出而形成的松散非均質(zhì)體。圖 1.2 粉煤灰顆粒內(nèi)部不均勻性的一般示意圖

研l(wèi)2O3定了低鈣粉煤灰的火山灰活性[56]；侯新凱等提出，可法，，來準確測定粉煤灰中玻璃體的含量[57]；Gomes 和體結(jié)構(gòu)，使其中的莫來石裸露出，在此基礎(chǔ)上利用核鏡等技術(shù)，分析莫來石的成分[58]；Brown 和 Jones 利到莫來石的結(jié)構(gòu)為絲狀結(jié)構(gòu)，長度為 1~10μm[59]；厲粉煤灰和高鈣粉煤灰的玻璃體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)低鈣粉煤灰分和結(jié)構(gòu)類似于莫來石的富鋁相和類似于石英的富硅、鈣元素的分布呈混雜形式，未發(fā)現(xiàn)有明顯的分相結(jié)、途徑及物理化學性質(zhì)等因素，對粉煤灰進行了分類。圖 1.3 粉煤灰玻璃體結(jié)構(gòu)的模型
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X773

【參考文獻】

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本文編號：2699360