赤泥碳酸化反应特性与机理研究

发布时间：2020-07-24 14:07

【摘要】：赤泥是炼铝产生的碱性工业废渣,能与温室气体CO_2发生碳酸化反应。本文利用加速碳酸化技术研究了赤泥碳酸化反应特性,反应动力学,反应过程及反应机理,提出了一种赤泥大体积综合利用新工艺。具体研究结果如下:1.赤泥的种类,水固比、CO_2分压、碳酸化反应时间等因素对赤泥CO_2固化量影响较大。相比拜耳法赤泥,烧结法赤泥因含有大量的硅酸二钙等钙质矿物具有较高的CO_2固化量;随水固比的增大,赤泥CO_2固化量先增大后降低,在水固比为0.1时达到最大,此时CO_2固化量为12.45%;随着CO_2分压的提高,CO_2固化量提高,但是提高幅度逐渐降低,0-0.3MPa内提高幅度较高,0.3-1MPa内提高幅度较小;随着碳酸化反应时间的延长,CO_2固化量提高,但提高幅度逐渐降低,0-8h内提高幅度较大,8-24h提高幅度较小。2.赤泥碳酸化反应过程是一个放热过程,在0~30min内放热速率较快,30min后放热速率逐渐减缓,赤泥加速碳酸化过程是一个受扩散速率控制的过程,试验结果跟杨德尔动力学模型相吻合,相关性系数R2=0.984。3.赤泥碳酸化主要产物为方解石晶体和非晶态SiO_2凝胶,其中,非晶态二氧化硅凝胶是高度聚合的三维网状结构。赤泥碳酸化反应产物的赋存状态为:非晶态SiO_2包裹在未碳酸化的赤泥颗粒表面,方解石填充在颗粒空隙之间。赤泥碳酸化反应后比表面积增大,孔体积增大,平均孔径减小。赤泥碳酸化反应后浸出液pH值从12降到8.7。赤泥碳酸化反应过程主要是钙离子的溶出及硅酸盐结构的重组。4.以烧结法赤泥为原料,通过挤压成型和加速碳酸化技术,制备免烧仿岩砖能满足建材行业JC/T422-2007标准。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X758;O643.12

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本文编号：2768946