北方某煤气化炉渣的综合利用研究

发布时间：2020-07-07 22:21

【摘要】：煤气化炉渣是一种大宗固体废物,尤其在我国北方,煤气化炉渣堆存量巨大,目前尚未得到有效的利用,既占用大量土地,又严重危害环境。针对此现状,本文对此综合利用进行了系统的研究。首先对北方某地所产煤气化炉渣的物质成分特点进行了研究,在此基础上,对从煤气化炉渣分选出精炭的浮选工艺、浮选精炭制备活性炭和磁性活性炭的工艺、浮选尾渣作水泥混合材等进行了系统研究,研究结果对煤气化炉渣的综合利用有重要参考价值。煤气化炉渣的物质成分特点:主要化学成分为SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、SO_3、CO_2。主要为非晶态,含有少量的石英、方解石等晶质矿物。煤气化炉渣浮选研究结果表明,在煤油用量为10 kg/t、2~#油用量为1.5 kg/t,入选粒度为D_(90)=123?m条件下,得到的精炭烧失量为85.03%,产率为21.81%。利用浮选精炭制备活性炭研究结果表明,利用KOH活化法制备活性炭时,在碱炭比为2.00,活化温度800.0℃,活化时间1.50h条件下制备的活性炭,其比表面积为1226.76 m~2/g,孔容为0.694 cm~3/g,且孔隙以微孔和中孔为主。利用CO_2活化法制备活性炭时,在条件为温度900.0℃、时间2.00h、CO_2通气量0.80 L/min下制备的活性炭,其比表面积为533.2 m~2/g,其中微孔占大部分。以浮选精炭为原料,采用一步法制备磁性活性炭的研究结果表明,在CO_2通气量为0.80 L/min、活化温度为900.0℃、保温时间为2.00 h、CoFe_2O_4添加量为12.6%条件下,制备的磁性活性炭比表面积为425m~2/g、磁回收率达到90.36%;利用KOH活化法制备的活性炭为原料,采用吸附法制备磁性活性炭的研究结果表明,在CoFe_2O_4添加量为20%条件下制备的磁性活性炭,其碘吸附值为873 mg/g,亚甲蓝吸附值为146 mg/g,磁回收率为91.35%。对上述制备的二种炭素吸附材料(活性炭、磁性活准炭)用于模拟染色废水处理的研究表明,在相同条件下,这二种吸附材料对溶液中甲基橙的去除率有明显差异:KOH活化法活性炭吸附法赋磁的磁性活性炭CO_2活化法活性炭一步法赋磁的磁性活性炭,但都具有较好的处理效果。浮选精炭对上述模拟染色废水也有较好的处理效果,而且精炭对染色废水的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学方程。用浮选尾渣作水泥混合材研究结果表明,尾渣细度越小,活性指数越大,当D_(90)=41.21μm,活性指数为81.8%;尾渣掺量越大,试件的抗压抗折强度越小,当尾渣掺量小于10%,其抗压强度大于基准水泥;
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X784
【图文】：

等温吸附曲线,等温吸附曲线,吸附曲线,迟滞回线

图 2-3 几种标准的等温吸附曲线图ig.2-3 Isothermal adsorption graphs of Several standa有迟滞曲线的存在，并不是所有实验中吸附曲线都纳为标准的等温吸附曲线。迟滞回线的类型分为四。H1 型迟滞回线一般可在孔径范围比较小的介孔材球形颗粒结合体的吸附曲线上观察到。 H2 型迟滞二氧化硅凝胶的吸附曲线上，孔径分布比 H1 型回径分布和孔形状不好确定。 H3 型迟滞回线一般会孔材料的吸附曲线上，在相对压力比较大的区域上，没有吸附量最大临界点。 H4 型迟滞回线一般出形孔材料的吸附曲线上，在相对压力比较大的区域限制，经常见于活性炭的吸附曲线上。

迟滞回线,类型图,吸附曲线

并不是所有实验中吸附曲线都可以完全准确的归纳为标准的等温吸附曲线。迟滞回线的类型分为四种，如图2-4 所示。H1 型迟滞回线一般可在孔径范围比较小的介孔材料和尺寸较均匀的球形颗粒结合体的吸附曲线上观察到。 H2 型迟滞回线会出现在某些二氧化硅凝胶的吸附曲线上，孔径分布比 H1 型回线更宽，但是其孔径分布和孔形状不好确定。 H3 型迟滞回线一般会出现在粘土或缝形孔材料的吸附曲线上，在相对压力比较大的区域上，吸附量一直增大，没有吸附量最大临界点。 H4 型迟滞回线一般出现在含有狭窄的缝形孔材料的吸附曲线上，在相对压力比较大的区域也没有表现出吸附限制，经常见于活性炭的吸附曲线上。图 2-4 迟滞回线的类型图Fig . 2 -4 H ysteresis loop of the t yp e

磁性活性炭,磁分离,仪器,CO2活化

磁性活性炭的制备主要采用吸附法法和一步法。吸附法是以KOH 法制备出的吸附性能好、比表面积比较大的活性炭为载体、CoFe2O4粉末为磁性材料来制备磁性活性炭。一步法是以浮选精炭为为载体、CoFe2O4为磁化剂，采用 CO2活化法制备磁性活性炭。2.3.3.1 一步法制备磁性活性炭用 CO2活化法制备磁性活性炭。即将 CoFe2O4粉末与精炭和水按照一定的质量比搅拌均匀、造粒、烘干。然后在活化温度、保温时间、CO2的通气量一定的条件下，改变 CoFe2O4掺入量，研究磁化剂添加量对活性炭吸附性能和磁回收性能的影响。2.3.3.2 吸附法制备磁性活性炭把不同质量的 CoFe2O4加入 2.3.2.1 章节中所制备的活性炭中，加入适量去离子水，在超声振荡器中超声分散一定时间，烘干备用研究 CoFe2O4添加量对活性炭吸附性能及磁回收性能的影响。磁回收率的测定方法：将磁回收分离管（直径 15 mm 的玻璃管与 WC-2 型磁性分析仪组合制成测定磁回收率的装置，见图 2-5，其中装置的而其他参数如下：励磁电流 4A，倾角 15°，溶液流速 5m L/min。

【参考文献】