粉煤灰微波加热活化新工艺及资源化应用研究
发布时间：2021-08-25 14:38
粉煤灰是燃煤发电的副产物,产量巨大,但利用途径有限,致使其长期大量堆存,从而引起一系列环境问题,对其进行资源化综合利用已势在必行。粉煤灰的主要化学成分为铝、硅的氧化物,可作为制备新型铝、硅功能材料的原料。然而其铝、硅元素主要以莫来石相（Al6Si2O13）存在,化学性质稳定,它的活化转化是粉煤灰高附加值利用的前提和关键。为此,研究人员开发了多种活化方法,其中碱烧结法和铵盐法因可实现铝、硅资源的综合利用而受到广泛关注。但是碱烧结法和铵盐法处理过程能耗高,试剂消耗量大,严重影响了其经济效益及应用。针对这两种方法现有工艺的不足,本论文采用微波加热的方式,强化活化反应和提高活化效率,实现粉煤灰中铝、硅资源的高效转化与分离,以酸浸得到铝溶液和氧化硅为铝、硅源,制备具有高附加值的新型铝、硅功能材料。该研究不仅有利于粉煤灰高效活化过程的节能降耗,促进粉煤灰高附加值、资源化综合利用,降低其对环境的污染,也给硅、铝功能材料的制备提供了廉价的硅、铝源,有利于新型硅、铝功能材料的进一步发展。论文以内蒙古粉煤灰为原料,以活化后物料的铝浸出率作为粉煤灰活化的评价依据,在热力学分析的基础上,对比研究了常规加热及微...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１世界煤炭资源消费占比（２０１４）?图１．２我国一次能源消费占比情况（２０１４）??Ｆｉｇ．?１?？?１?Ｔｈｅｒｏｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗｏｒｌｄ?ｃｏａｌ?ｉ＊ｅｓｏｕｒｃｅｓ?Ｆｉ．?１．２?Ｔｈｅｒｏｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａｒｉｍａｒ
而煤炭是世界上储量最丰富的燃料资源。中国的能源结构Ｗ煤为主，是一个＂富??煤、贫油、缺气＂的国家Ｗ，煤炭在我国一次能源消费结构中的比重远远超过世??界平均水平（图Ｕ）?口１。据统计，我国一次能源消耗的？６５％为煤炭（图１．２），??而且在相当长的时期内煤炭的消耗占比超过５０％。可＾？说煤炭资源的利用深深影??响着我国的现代化水平Ｗ。??ｆｃｔ?ｍｍ％?击＊天巧气巧生贤点核能??蠻??图１．１世界煤炭资源消费占比（２０１４）?图１．２我国一次能源消费占比情况（２０１４）??Ｆｉｇ．?１?？?１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗｏｒｌｄ?ｃｏａｌ?ｉ＊ｅｓｏｕｒｃｅｓ?Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ?ｐｒｉｍａｒｙ??ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?２０１４?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?２０１４??在煤炭燃烧过程中，产生大量Ｓｉ、Ａ１等元素的氧化物为主要成分的无机固??体粉尘，即为粉煤灰，它是现代火力发电主要排放固体废弃物随着电力工业??的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年増加，２０１３年排放量达到了?５．３２亿吨，而??全国粉煤灰堆存量超过３０亿吨，己经成为我国当前排量较大的工业废渣之一Ｗ。??大量的粉煤灰露天堆放，会产生严重的扬尘，造成大气污染。近年来，在我国北??方及东部大部分地区，空气污染导致的雾靈天气频发，粉尘ＰＭ２．５污染频频见报，??对人类健康的影响不容小视
?５．１７?３．５１??图２．１为粉煤灰原料的ＸＲＤ图，可Ｗ看出，粉煤灰原料中的物相组成主要为??莫来石相（Ａｌ６Ｓｉ２〇ｉ３）和非晶体Ｓｉ〇２［６］。??Ｉ??５）?１??一?—一＾―?－?１００??ｇ４－八心?：ｓ｜??＝?Ｋ?Ｊ，?＼?＇．妄??Ｉ?Ａ?Ｉ?：术＇＼?；１??ｄ?Ｖ＿；：１??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?＾?＇?２０?＇?４０?６０?＇?８０?．００?＇?．２０??２?Ｔｈｅａｔａ?（）?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｉｚｅ?（ｕｍ）??图２．１粉煤灰原料ＸＲＤ图，（Ａ－ＡＵＳｉ２〇ｕ?图２．２粉煤灰原料粒度分布??（ｍｕｌｌｉｔｅ），Ｂ－?Ｓｉ〇２）?Ｆｉｇ．?２．２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｆｌｙ?ａｓｈ?ｒａｗ??Ｆｉｇ．?２．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｆｌｙ?ａｓｈ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌ??ｍａｔｅｒｉａｌ，?Ａ－?ＡｋＳｉ２〇ｉ?３?（ｍｕｌｌｉｔｅ）；?Ｂ－?Ｓｉ〇２??图２．２为粉煤灰原料的粒度分析结果。由微分曲线看出，其最大微分分布出??现在?２０．７１ｕｍ。而由累计曲线看出公５?＝?３．４７?ｕｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高铝粉煤灰硫酸铵与碳酸钠焙烧活化对比研究[J]. 刘能生,彭金辉,张利波,刘春侠,蔺琎,张泽彪. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]硫酸氢铵溶液法处理粉煤灰生产冶金级氧化铝工业化可行性分析[J]. 李来时,吴玉胜. 轻金属. 2015(10)
[3]温度对铵化焙烧粉煤灰物相形成及氧化铝提取率的影响（英文）[J]. 吴玉胜,徐萍,陈娇,李来时,李明春. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(Z1)
[4]中国资源综合利用年度报告（2014）[J]. 再生资源与循环经济. 2014(10)
[5]Study on extracting alumina from fly ash by compound additive activation method[J]. WANG Yongwang. Global Geology. 2014(03)
[6]硫酸铵与粉煤灰混合焙烧过程的动力学分析(英文)[J]. 王鹏,李来时,魏德洲. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(09)
[7]粉煤灰综合利用现状[J]. 吴元锋,仪桂云,刘全润,李风海,赵丽伟,马名杰. 洁净煤技术. 2013(06)
[8]粉煤灰提铝废渣制备硅钙板的工业实验研究[J]. 孙俊民,耿郑州,张金山,曹钊,曹永丹. 新型建筑材料. 2013(11)
[9]粉煤灰与硫酸氢铵焙烧反应动力学[J]. 王若超,翟玉春,宁志强. 过程工程学报. 2013(04)
[10]粉煤灰综合利用研究现状[J]. 黎丹,吴俊,王业强. 绿色科技. 2013(07)
博士论文
[1]粉煤灰硫酸焙烧法提取氧化铝过程的研究[D]. 刘康.北京科技大学 2015
[2]粉煤灰高附加值绿色化综合利用的研究[D]. 王若超.东北大学 2013
[3]铝基介孔吸附材料的合成与As（Ⅴ）吸附性能研究[D]. 韩彩芸.昆明理工大学 2013
[4]微波法制备人造金红石新工艺及设备研制[D]. 陈菓.昆明理工大学 2012
[5]固体废弃物粉煤灰的资源化利用[D]. 姚志通.浙江大学 2010
[6]从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究[D]. 吴艳.东北大学 2008
本文编号：3362306
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１世界煤炭资源消费占比（２０１４）?图１．２我国一次能源消费占比情况（２０１４）??Ｆｉｇ．?１?？?１?Ｔｈｅｒｏｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗｏｒｌｄ?ｃｏａｌ?ｉ＊ｅｓｏｕｒｃｅｓ?Ｆｉ．?１．２?Ｔｈｅｒｏｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａｒｉｍａｒ
而煤炭是世界上储量最丰富的燃料资源。中国的能源结构Ｗ煤为主，是一个＂富??煤、贫油、缺气＂的国家Ｗ，煤炭在我国一次能源消费结构中的比重远远超过世??界平均水平（图Ｕ）?口１。据统计，我国一次能源消耗的？６５％为煤炭（图１．２），??而且在相当长的时期内煤炭的消耗占比超过５０％。可＾？说煤炭资源的利用深深影??响着我国的现代化水平Ｗ。??ｆｃｔ?ｍｍ％?击＊天巧气巧生贤点核能??蠻??图１．１世界煤炭资源消费占比（２０１４）?图１．２我国一次能源消费占比情况（２０１４）??Ｆｉｇ．?１?？?１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗｏｒｌｄ?ｃｏａｌ?ｉ＊ｅｓｏｕｒｃｅｓ?Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ?ｐｒｉｍａｒｙ??ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?２０１４?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｉｎ?２０１４??在煤炭燃烧过程中，产生大量Ｓｉ、Ａ１等元素的氧化物为主要成分的无机固??体粉尘，即为粉煤灰，它是现代火力发电主要排放固体废弃物随着电力工业??的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年増加，２０１３年排放量达到了?５．３２亿吨，而??全国粉煤灰堆存量超过３０亿吨，己经成为我国当前排量较大的工业废渣之一Ｗ。??大量的粉煤灰露天堆放，会产生严重的扬尘，造成大气污染。近年来，在我国北??方及东部大部分地区，空气污染导致的雾靈天气频发，粉尘ＰＭ２．５污染频频见报，??对人类健康的影响不容小视
?５．１７?３．５１??图２．１为粉煤灰原料的ＸＲＤ图，可Ｗ看出，粉煤灰原料中的物相组成主要为??莫来石相（Ａｌ６Ｓｉ２〇ｉ３）和非晶体Ｓｉ〇２［６］。??Ｉ??５）?１??一?—一＾―?－?１００??ｇ４－八心?：ｓ｜??＝?Ｋ?Ｊ，?＼?＇．妄??Ｉ?Ａ?Ｉ?：术＇＼?；１??ｄ?Ｖ＿；：１??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?＾?＇?２０?＇?４０?６０?＇?８０?．００?＇?．２０??２?Ｔｈｅａｔａ?（）?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?Ｓｉｚｅ?（ｕｍ）??图２．１粉煤灰原料ＸＲＤ图，（Ａ－ＡＵＳｉ２〇ｕ?图２．２粉煤灰原料粒度分布??（ｍｕｌｌｉｔｅ），Ｂ－?Ｓｉ〇２）?Ｆｉｇ．?２．２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｆｌｙ?ａｓｈ?ｒａｗ??Ｆｉｇ．?２．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｆｌｙ?ａｓｈ?ｒａｗ?ｍａｔｅｒｉａｌ??ｍａｔｅｒｉａｌ，?Ａ－?ＡｋＳｉ２〇ｉ?３?（ｍｕｌｌｉｔｅ）；?Ｂ－?Ｓｉ〇２??图２．２为粉煤灰原料的粒度分析结果。由微分曲线看出，其最大微分分布出??现在?２０．７１ｕｍ。而由累计曲线看出公５?＝?３．４７?ｕｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高铝粉煤灰硫酸铵与碳酸钠焙烧活化对比研究[J]. 刘能生,彭金辉,张利波,刘春侠,蔺琎,张泽彪. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]硫酸氢铵溶液法处理粉煤灰生产冶金级氧化铝工业化可行性分析[J]. 李来时,吴玉胜. 轻金属. 2015(10)
[3]温度对铵化焙烧粉煤灰物相形成及氧化铝提取率的影响（英文）[J]. 吴玉胜,徐萍,陈娇,李来时,李明春. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(Z1)
[4]中国资源综合利用年度报告（2014）[J]. 再生资源与循环经济. 2014(10)
[5]Study on extracting alumina from fly ash by compound additive activation method[J]. WANG Yongwang. Global Geology. 2014(03)
[6]硫酸铵与粉煤灰混合焙烧过程的动力学分析(英文)[J]. 王鹏,李来时,魏德洲. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(09)
[7]粉煤灰综合利用现状[J]. 吴元锋,仪桂云,刘全润,李风海,赵丽伟,马名杰. 洁净煤技术. 2013(06)
[8]粉煤灰提铝废渣制备硅钙板的工业实验研究[J]. 孙俊民,耿郑州,张金山,曹钊,曹永丹. 新型建筑材料. 2013(11)
[9]粉煤灰与硫酸氢铵焙烧反应动力学[J]. 王若超,翟玉春,宁志强. 过程工程学报. 2013(04)
[10]粉煤灰综合利用研究现状[J]. 黎丹,吴俊,王业强. 绿色科技. 2013(07)
博士论文
[1]粉煤灰硫酸焙烧法提取氧化铝过程的研究[D]. 刘康.北京科技大学 2015
[2]粉煤灰高附加值绿色化综合利用的研究[D]. 王若超.东北大学 2013
[3]铝基介孔吸附材料的合成与As（Ⅴ）吸附性能研究[D]. 韩彩芸.昆明理工大学 2013
[4]微波法制备人造金红石新工艺及设备研制[D]. 陈菓.昆明理工大学 2012
[5]固体废弃物粉煤灰的资源化利用[D]. 姚志通.浙江大学 2010
[6]从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究[D]. 吴艳.东北大学 2008
本文编号：3362306
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