热处理赤泥的物相及粒径和比表面积
发布时间：2021-07-20 15:54
对赤泥进行了不同温度的热处理,以了解其在热处理后的相变、组成、宏观形貌、粒径、比表面积和孔径等变化规律。结果表明:赤泥成分复杂,主要由赤铁矿、水钙铝榴石、钙霞石、方解石、铁橄榄石、一水硬铝石、针铁矿、三水铝石和钙钛矿等组成,经热处理后,颜色、组成和宏观形貌有明显差异。赤泥属于介孔材料,随热处理温度升高,粒径先减小后增大,比表面积和总孔体积则是先增大后减小,平均孔径总体上呈不断减小的趋势,且在600℃内热处理时较大。
【文章来源】：矿产综合利用. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
赤泥的热分析(b)DSC曲线温度/℃
第5期2020年10月·171·℃有一个吸热谷，对应的DSC曲线在1151.6℃也有一个吸热峰，质量损失为1.17%，主要为钙霞石的分解和部分赤铁矿的还原所致。2.2相组成对不同温度热处理的赤泥进行XPS分析以确定其元素组成及化合态，见图2。图2热处理后的赤泥XPS全谱和主要元素高分辨谱分析Fig.2AnalysisofXPSforfull-spectraandmainelementspectraofheat-treatedRM图2(a)为赤泥的XPS全谱，各元素峰值由C1s进行校正。从图中可以看出，赤泥中主要含有O、Mg、Al、Si、C、Ca、Ti、Na和Fe九种元素。O1s结合能范围约为530~532eV，其中结合能531.1eV对应多晶Al2O3，但也有文献指出结合能531.1eV的O1s来自Al(OH)3，结合能531.4eV的O1s来自Al2O3·3H2O[39]。图2(b)为Al2p的高分辨谱，结合能范围是72.70~74.05eV，多晶Al2O3中Al2p的结合能在此范围内，也有文献指出结合能接近74.4eV的Al2p来自Al(OH)3[40]，结合能在73.9~74.3eV的Al2p来自AlO(OH)。图2(c)为Si2p的高分辨谱，结合能范围是100.6~103.1eV，其中结合能100.8eV对应Ca2SiO4，结合能101.8eV对应铁铝石榴子石Fe3Al2(SiO4)3，结合能102.1eV对应CaSiO3，结合能103eV对应SiO2[41]。C1s结合能约为289eV，对应CaCO3。图2(d)为Ca2p的高分辨谱，Ca2p3/2的结合能范围为345.65~347.05eV，刘
水使赤泥中氧化铁含量明显增多，而氧化铁疏松多孔，颗粒柔软，分子键容易被破坏，因而粒径显著减小。但是当热处理温度超过600℃时，赤泥粒径明显增大，从热力学角度分析，温度越高，物相间的反应越容易进行，反应越充分，大颗粒物越多。此外，Ostwaldripening[48]指出小颗粒的溶解度相对较高，温度升高会发生牺牲小颗粒来促进大颗粒进一步长大的行为，因而温度越高粒径越大。2.4比表面积和孔隙热处理后的赤泥N2吸附-脱附等温线见图4。图3热处理赤泥的粒径分析(a)Particlesizedistributioncurves(b)ParticlesizecumulantcurvesFig.3Particlesizeanalysisofheat-treatedRM总体而言，经300℃和600℃处理后的赤泥粒径较小，分布范围窄，粒径不超过1μm的分别占总量的48.73%和63.68%；经100℃、900℃、1000℃和1100℃处理的赤泥粒径较大，分布范围广，粒径不超过1μm的分别只占总量的26.60%、22.63%、21.43%和14.39%[43]。由此可知，赤泥粒径差异较大，随热处理温度升高粒径呈先减小后增大的规律。当热处理温度不超过600℃时，温度越高，赤泥颗粒越小，团聚现象越严重；当热处理温度超过600℃时，温度越高，赤泥颗粒越大，这和粒径分析结果基本一致。赤泥颗粒的EDS分析（C元素除外）结果见表1。表1热处理后的赤泥的成分Table1Compositionsofheat-treatedRM元素含量%FeONaSiAlCaTi100℃19.1643.328.638.8010.676.383.03300℃21.7733.718.7711.8814.275.953.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recovery of alkali and alumina from Bayer red mud by the calcification–carbonation method[J]. Xiao-feng Zhu,Ting-an Zhang,Yan-xiu Wang,Guo-zhi Lü,Wei-guang Zhang. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(03)
[2]赤泥综合利用的研究进展[J]. 李冬,潘利祥,赵良庆,史利芳,吴轩. 环境工程. 2014(S1)
[3]赤泥的危害及综合利用[J]. 梁媛,陈均宁. 大众科技. 2014(07)
[4]赤泥路基材料试验研究与工程应用[J]. 刘磊,刘伟,朱雅萍. 中国建材. 2013(12)
[5]平果铝拜耳法赤泥物相及热行为分析[J]. 郭威敏,朱文凤,王林江,刘芳,梁美荣,曾建民. 武汉理工大学学报. 2013(01)
[6]南钢转炉厂硅钙线的XPS分析[J]. 张晓勇,郝团伟,吴宝国,王端军,黄贞益. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2010(04)
[7]我国主要赤泥种类及其对环境的影响[J]. 南相莉,张廷安,刘燕,豆志河,赵秋月,蒋孝丽. 过程工程学报. 2009(S1)
[8]颗粒赤泥吸附剂对重金属离子的吸附性能研究[J]. 王艳秋,霍维周. 工业用水与废水. 2008(06)
[9]赤泥的综合利用和安全堆存[J]. 陈蓓,陈素英. 化工技术与开发. 2006(12)
[10]快速热解褐煤焦的低温氮吸附等温线形态分析[J]. 刘辉,吴少华,姜秀民,王国忠,曹庆喜,邱朋华,秦裕琨. 煤炭学报. 2005(04)
本文编号：3293127
【文章来源】：矿产综合利用. 2020,(05)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
赤泥的热分析(b)DSC曲线温度/℃
第5期2020年10月·171·℃有一个吸热谷，对应的DSC曲线在1151.6℃也有一个吸热峰，质量损失为1.17%，主要为钙霞石的分解和部分赤铁矿的还原所致。2.2相组成对不同温度热处理的赤泥进行XPS分析以确定其元素组成及化合态，见图2。图2热处理后的赤泥XPS全谱和主要元素高分辨谱分析Fig.2AnalysisofXPSforfull-spectraandmainelementspectraofheat-treatedRM图2(a)为赤泥的XPS全谱，各元素峰值由C1s进行校正。从图中可以看出，赤泥中主要含有O、Mg、Al、Si、C、Ca、Ti、Na和Fe九种元素。O1s结合能范围约为530~532eV，其中结合能531.1eV对应多晶Al2O3，但也有文献指出结合能531.1eV的O1s来自Al(OH)3，结合能531.4eV的O1s来自Al2O3·3H2O[39]。图2(b)为Al2p的高分辨谱，结合能范围是72.70~74.05eV，多晶Al2O3中Al2p的结合能在此范围内，也有文献指出结合能接近74.4eV的Al2p来自Al(OH)3[40]，结合能在73.9~74.3eV的Al2p来自AlO(OH)。图2(c)为Si2p的高分辨谱，结合能范围是100.6~103.1eV，其中结合能100.8eV对应Ca2SiO4，结合能101.8eV对应铁铝石榴子石Fe3Al2(SiO4)3，结合能102.1eV对应CaSiO3，结合能103eV对应SiO2[41]。C1s结合能约为289eV，对应CaCO3。图2(d)为Ca2p的高分辨谱，Ca2p3/2的结合能范围为345.65~347.05eV，刘
水使赤泥中氧化铁含量明显增多，而氧化铁疏松多孔，颗粒柔软，分子键容易被破坏，因而粒径显著减小。但是当热处理温度超过600℃时，赤泥粒径明显增大，从热力学角度分析，温度越高，物相间的反应越容易进行，反应越充分，大颗粒物越多。此外，Ostwaldripening[48]指出小颗粒的溶解度相对较高，温度升高会发生牺牲小颗粒来促进大颗粒进一步长大的行为，因而温度越高粒径越大。2.4比表面积和孔隙热处理后的赤泥N2吸附-脱附等温线见图4。图3热处理赤泥的粒径分析(a)Particlesizedistributioncurves(b)ParticlesizecumulantcurvesFig.3Particlesizeanalysisofheat-treatedRM总体而言，经300℃和600℃处理后的赤泥粒径较小，分布范围窄，粒径不超过1μm的分别占总量的48.73%和63.68%；经100℃、900℃、1000℃和1100℃处理的赤泥粒径较大，分布范围广，粒径不超过1μm的分别只占总量的26.60%、22.63%、21.43%和14.39%[43]。由此可知，赤泥粒径差异较大，随热处理温度升高粒径呈先减小后增大的规律。当热处理温度不超过600℃时，温度越高，赤泥颗粒越小，团聚现象越严重；当热处理温度超过600℃时，温度越高，赤泥颗粒越大，这和粒径分析结果基本一致。赤泥颗粒的EDS分析（C元素除外）结果见表1。表1热处理后的赤泥的成分Table1Compositionsofheat-treatedRM元素含量%FeONaSiAlCaTi100℃19.1643.328.638.8010.676.383.03300℃21.7733.718.7711.8814.275.953.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recovery of alkali and alumina from Bayer red mud by the calcification–carbonation method[J]. Xiao-feng Zhu,Ting-an Zhang,Yan-xiu Wang,Guo-zhi Lü,Wei-guang Zhang. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(03)
[2]赤泥综合利用的研究进展[J]. 李冬,潘利祥,赵良庆,史利芳,吴轩. 环境工程. 2014(S1)
[3]赤泥的危害及综合利用[J]. 梁媛,陈均宁. 大众科技. 2014(07)
[4]赤泥路基材料试验研究与工程应用[J]. 刘磊,刘伟,朱雅萍. 中国建材. 2013(12)
[5]平果铝拜耳法赤泥物相及热行为分析[J]. 郭威敏,朱文凤,王林江,刘芳,梁美荣,曾建民. 武汉理工大学学报. 2013(01)
[6]南钢转炉厂硅钙线的XPS分析[J]. 张晓勇,郝团伟,吴宝国,王端军,黄贞益. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2010(04)
[7]我国主要赤泥种类及其对环境的影响[J]. 南相莉,张廷安,刘燕,豆志河,赵秋月,蒋孝丽. 过程工程学报. 2009(S1)
[8]颗粒赤泥吸附剂对重金属离子的吸附性能研究[J]. 王艳秋,霍维周. 工业用水与废水. 2008(06)
[9]赤泥的综合利用和安全堆存[J]. 陈蓓,陈素英. 化工技术与开发. 2006(12)
[10]快速热解褐煤焦的低温氮吸附等温线形态分析[J]. 刘辉,吴少华,姜秀民,王国忠,曹庆喜,邱朋华,秦裕琨. 煤炭学报. 2005(04)
本文编号：3293127
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