酒钢集团某电厂低铝粉煤灰综合利用技术研究

发布时间：2020-06-06 07:32

【摘要】：我国因燃煤发电每年排放的粉煤灰达5亿吨以上,占用大量土地,严重污染环境,成为各级政府极为关注的大宗固废重点处置和资源化利用对象之一。排放的粉煤灰中,大部分为低铝灰,而目前粉煤灰高效资源化开发利用研究针对的主要是高铝灰。本文依托“粉煤灰提取氧化铝和微细硅酸技术研究”课题,以酒钢集团某电厂低铝粉煤灰为对象,通过化学全分析、X射线衍射、扫描电镜、差热分析等手段,对其物化特征及矿物学特征进行了系统分析研究。在此基础上,基于预脱硅+两组分烧结法开展了低铝粉煤灰综合利用的工艺技术试验,主要取得以下成果:1、酒钢集团电厂粉煤灰具有低铝、高硅、中高钙特征,其中Al_2O_3含量为14.92%、SiO_2含量为45.62%、CaO含量为13.96%、Fe_2O_3含量为10.79%、MgO含量为2.30%、A/S为0.35;粉煤灰中晶相矿物主要为莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿、石墨等,非晶相主要为铝硅质玻璃体。2、试验结果表明,采用预脱硅+两组分烧结法,可以将该类粉煤灰转化为氢氧化铝、石膏、净水剂、硅胶等产品,且无二次废渣排放,可实现其高效资源化综合利用。具体工艺过程包括预脱硅、中温活化、水浸、酸浸、净水剂制备等主要阶段。3、通过试验确定的各工艺环节最佳工艺参数为:1)粉煤灰预脱硅阶段:粉煤灰与助剂NaOH的质量配比为1:1;预脱硅低温活化温度为100℃,活化时间为30min;预脱硅低温活化样碱浸溶液浓度为5%,液固比为10,碱浸时间为60min,碱浸温度为100℃;预脱硅阶段SiO_2提取率为69.46%,Al_2O_3提取率为12.82%。预脱硅粉煤灰中Al_2O_3含量为23.61%、SiO_2含量为25.38%、CaO含量为11.79%、Fe_2O_3含量为17.98%、MgO含量为2.78%、A/S为0.93,表明预脱硅后其中的SiO_2组分大幅减少,Al_2O_3含量大幅升高,A/S提高了2.6倍以上;预脱硅粉煤灰物相主要组成为莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿、方解石、非晶相及铝硅酸钠。2)预脱硅粉煤灰烧结活化及水浸阶段:预脱硅粉煤灰烧结活化样与Na_2CO_3的活化配比为1.0:1.2,活化温度为920℃,活化时间为30min;烧结熟料的水浸溶出液固比为10,溶出温度为70℃,溶出时间为10min;循环溶出11轮后,如以粉煤灰为对象,则Al_2O_3的溶出率为41.52%,如以预脱硅粉煤灰为对象,则Al_2O_3的溶出率为57.67%。3)预脱硅粉煤灰烧结熟料水浸残渣酸浸阶段:以硫酸为浸取剂,硫酸浓度为3mol/L,酸浸固液比为1/10;分离硅胶的陈化时间为40min,陈化温度为99℃;酸浸循环9轮后,如以粉煤灰为对象,则Al_2O_3的溶出率为41.82%,如以预脱硅粉煤灰烧结熟料水浸残渣为对象,则Al_2O_3的溶出率为66.38%。4)聚合硫酸铝铁净水剂制备阶段:反应体系pH为4,反应温度为75℃,反应时间为3h;当净水剂投加量为4ml/20ml污水,静置时间为80min,在弱酸和弱碱环境下净水剂的去浊率可达90%以上。4、工艺技术与经济可行性分析表明:该工艺不仅具有能耗低、产品经济价值高、技术可行等优势,而且本技术的产业化能有良好的经济效益和社会效益。其中利用本工艺处理1t粉煤灰,需消耗苛性碱0.14t,硫酸1.06t,水6.91t,能量8.75GJ,可得到硅胶0.57t、净水剂0.34t、硫酸钙、镁0.41t、氧化铝0.06t,成本1540.57元(未考虑人工、设备、场地及税率等费用),利润1104.13元。
【图文】：

示意图,内部不均匀性,粉煤灰颗粒,示意图

了解玻璃体的结构对研究粉煤灰的矿物学特征非常重要。图1.2 是粉煤灰颗粒内部不均匀的示意图[55]。从该图中可以看出，在颗粒的最里层有一个内核，由空心或实心晶体或玻璃体组成。外层是因初步晶化而形成的带状非均质体。表层则是因相析出而形成的松散非均质体。图 1.2 粉煤灰颗粒内部不均匀性的一般示意图

模型图,玻璃体结构,粉煤灰,模型

研l2O3定了低钙粉煤灰的火山灰活性[56]；侯新凯等提出，可法，，来准确测定粉煤灰中玻璃体的含量[57]；Gomes 和体结构，使其中的莫来石裸露出，在此基础上利用核镜等技术，分析莫来石的成分[58]；Brown 和 Jones 利到莫来石的结构为丝状结构，长度为 1~10μm[59]；厉粉煤灰和高钙粉煤灰的玻璃体结构，发现低钙粉煤灰分和结构类似于莫来石的富铝相和类似于石英的富硅、钙元素的分布呈混杂形式，未发现有明显的分相结、途径及物理化学性质等因素，对粉煤灰进行了分类。图 1.3 粉煤灰玻璃体结构的模型
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

【参考文献】