粉煤灰铵盐焙烧生态化利用工艺技术研究

发布时间：2018-06-16 21:01

  本文选题：粉煤灰 + 铵化焙烧　； 参考：《西南科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文对内蒙古中部大唐国际发电机组粉煤灰样品进行了矿物学属性研究与资源化处理。基于粉煤灰中富含Al_2O_3、SiO_2有价组分,本文从粉煤灰的工艺矿物学与晶体结构研究入手,以硅、铝组分分步提取利用为理念,以纳米粉体制备技术与水热法制备技术为手段,针对矿物相的酸碱特性,设计了“硫酸/硫酸铵混合助剂焙烧-水浸工艺”,旨在实现粉煤灰中的Si、Al组分分离,并解释焙烧处理制度对粉煤灰微观结构以及物化性质的影响。采用“雾化-超声辅助均匀沉淀法”处理分离后转变为NH_4Al(SO_4)_2的Al组分,制备纳米级α-Al_2O_3,对各中间产物进行分析和表征,旨在研究化学过程反应属性和纳米产物的形成机理。最后,以分离后的非晶态Si组分为原料,通过“水热法”制备铝代托贝莫来石型硅酸钙材料,旨在探求主要实验因素对熔渣体系转变成不同类型的硅铝酸盐的影响;分离提取粉煤灰中的有价组分并制备相应的化工粉体,以期为粉煤灰的资源化利用提供借鉴。结合理论分析,采用多种分析测试手段对样品粉煤灰进行了较为系统的矿物学研究,查明粉煤灰样品的主要化学组分和有价组分的赋存状态,该样品粉煤灰Al_2O_3含量达到39%以上,其中主要的矿物相为赋存于空心玻璃体表面或与玻璃体包覆共生的莫来石相;莫来石结晶矿物化学活性较低和非晶态玻璃体的包裹是阻碍Al_2O_3组分的提取的主要原因。通过粉煤灰与硫酸/硫酸铵混合焙烧-水浸法破坏莫来石结构分离Al_2O_3,研究焙烧助剂、焙烧温度、焙烧时间对铝浸取率的影响,提取Al的同时最大程度上保留非晶态SiO_2;焙烧-水浸得到精制NH_4Al(SO_4)_2溶液通过雾化超声法制备纳米级α-Al_2O_3,研究滴加顺序、体系pH值、超声频率、煅烧温度对粉体性质及团聚效果的影响;以非晶态SiO_2为硅源水热合成铝代托贝莫来石型硅酸钙材料,获取最优工艺条件的同时,结合反应过程中的物相、微观形貌变化探求晶体生长机理。以H_2SO_4、(NH_4)_2SO_4按比例混合作为助剂对粉煤灰进行焙烧-水浸处理可以提取粉煤灰中84.7%的Al组分,混合助剂可以破坏非晶玻璃体的三维结构将粉煤灰中的Al组分转变为NH_4Al(SO_4)_2的形式释放出来,伴随着反应的进行,玻璃体结构部分坍缩,非晶态SiO_2的结构组元得到保留,最优反应条件为:n(SO42-):n(Al_2O_3)=4:1,混合助剂中n[H_2SO_4]:n[(NH4)2SO4]=1.5,400℃焙烧2h,升温速率7℃/min;浸取温度80℃,溶出时间1h,液固比20ml/g;以富含NH_4Al(SO_4)_2的水浸液为原料,利用雾化共沉淀法合成NH4AlO(OH)HCO3(AACH)沉淀,并在共沉淀过程当中加以超声辐射辅助分散,结果表明:NH_4Al(SO_4)_2以气溶胶的形式进入NH4HCO3体系中可以保证Al3+优先沉淀,雾化进样使反应体系更易爆发成核,有利于生成尺寸较小的颗粒,超声波的引入可以防止颗粒团聚,随着超声功率的提高,合成的AACH粒径呈现先降低后增高的趋势,原因为超声波的空化作用所产生的二级冲击波和微射流将对粗晶粒进行破碎,但功率过大将导致能量集中,从而增大颗粒的碰撞几率,导致粒径的增大;提取铝组分后富含非晶态SiO_2的残渣为原料,首先调配CaO-Al_2O_3-SiO_2-H2O体系凝胶,在最佳条件下制备出了铝代托贝莫来石并深入研究其形成机制,研究发现:在水热反应环境下,由Al(OH)4-、(SO42-)、Ca(H2O)5(OH)2+形成的凝胶不断晶化,随着体系温度的不断升高,在形成的铝代托贝莫来石结构当中发生了Al对Si取代,当反应温度继续增大时,铝代托贝莫来石进一步转化为加藤石。本研究为粉煤灰的资源化利用提供了新的研究思路,创新的提出了“混合助剂焙烧-水浸法”和“雾化-超声辅助均匀沉淀法”两种工艺,体现了在研究思想和方案上的创新。通过对粉煤灰的资源化应用不仅能够解决粉煤灰堆积引起的环境问题,同时符合国家循环经济的发展要求,创造更多的经济价值。
[Abstract]:In this paper , the mineral properties and resource treatment of fly ash samples of DTang international generator set in Central Inner Mongolia are studied . Based on the research of the process Mineralogy and crystal structure of fly ash , this paper starts with the research of the technology and crystal structure of fly ash . The preparation technology of nano powder and hydrothermal method are used as the means , and the sulfuric acid / ammonium sulfate mixed assistant roasting - water leaching process is designed aiming at the acid and alkali characteristics of mineral phase . In this paper , the influence of calcination temperature and calcination temperature on the properties and properties of Al _ 2O _ 3 is studied .
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X773

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈同岳;;共沉淀富集在分析化学中的应用[J];分析化学;1979年02期

2 胡之德;分析化学中共沉淀离子和载体的统计分析[J];科学通报;1980年06期

3 程洪奎;;论分析化学中的共沉淀(之一)——共沉淀的类型和机理[J];大连铁道学院学报;1982年04期

4 程洪奎;;分析化学中的共沉淀——Ⅰ.共沉淀的类型和机理[J];分析试验室;1986年04期

5 程洪奎;;分析化学中的共沉淀 Ⅱ.共沉淀的妨害和应用[J];分析试验室;1986年05期

6 刘俊华,薛澄泽;共沉淀净化污水中重金属的研究[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);1991年02期

7 李在元,翟玉春,田彦文,王天然;铜钨共沉淀过程中回收率的测定[J];理化检验(化学分册);2005年04期

8 王莲蓉;;共沉淀在氯化钠生产中的应用[J];化学试剂;1980年05期

9 程洪奎;;论分析化学中的共沉淀(之二)——共沉淀的妨害和应用[J];大连铁道学院学报;1982年04期

10 郑森芳;共沉淀捕集法在原子吸收分析中的应用[J];分析试验室;1983年02期

相关会议论文 前10条

1 张凯;杨金玲;公维磊;段彪;;共沉淀富集原子吸收法测定不同质地饮水杯析出的重金属含量[A];第三届泰山微量元素高级论坛汇编[C];2009年

2 李凤知;林建波;;一种磷酸钙DNA共沉淀转化哺乳化物细胞较易成功的简易变通方法[A];中国细胞生物学学会第五次会议论文摘要汇编[C];1992年

3 刘梦娇;赵燕;赖欣;吴思;吴云;毕剑;高道江;;LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2粉体的共沉淀制备及性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

4 郭新;孙尧卿;崔];;共沉淀ZrO_2粉末热分解过程的研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年

5 赵惠忠;马清;汪厚植;张文杰;;共沉淀-真空冷冻干燥法制备纳米镁铝干凝胶及性能表征[A];2005'全国真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2005年

6 邓庚凤;孙光飞;姜坤;;共沉淀还原扩散法制备Sm_2Fe_(17)N_x磁性材料[A];2008年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2008年

7 窦红静;许斌;陆蓉;宋晟;孙康;丁晶;李济宇;施伟斌;章东;郭霞生;;聚乳酸基磁性微纳米囊的新型“共沉淀-联合双乳化法”制备及其在增强MRI/超声双重显影中的应用研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 于慧鑫;贾永锋;;FeS与As共沉淀体系对As的固持作用研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

9 隋小涛;于乔;姜妍彦;唐乃岭;谷秀梅;宁桂玲;;CuAl_2O_4纳米粉体的共沉淀合成、表征与可见光催化性能[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年

10 ;ZrO_2纳米超微粉化学共沉淀凝胶法专有生产技术与产品简介[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年

相关博士学位论文 前6条

1 湛菁;纤维状多孔超细特种镍钴合金及复合氧化物粉末制备新方法研究[D];中南大学;2006年

2 骆欣;造粒共沉淀—微滤工艺去除水中锶的试验研究[D];天津大学;2014年

3 张凯;共沉淀制备铈掺杂钇铝石榴石荧光粉及其发光性能研究[D];上海交通大学;2008年

4 赵东;天然高分子及多肽修饰的碳酸钙共沉淀基因及药物传递体系研究[D];武汉大学;2012年

5 金志琳;层状双金属氢氧化物胶体的电性质、聚集行为以及药物载体应用的研究[D];山东大学;2005年

6 邹亢;水滑石型药物分子容器的构筑及释放机理研究[D];北京化工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 张超;富锂相层状Li_(1.2)（Ni_(0.2)Mn_(0.6)）_x（Co_(0.4)Mn_(0.4)）_y（Ni_(0.4)Mn_(0.4)）_(1-x-y)O_2（0≤x+y≤1）固溶体锂离子电池正极材料研究[D];天津理工大学;2015年

2 孙舒明;牙科Y-TZP陶瓷着色方法及性能研究[D];浙江大学;2015年

3 万瑶宇;5-Br-PADAP共沉淀体系—原子吸收光谱法测定环境样品中痕量的锌、络、铜、镉[D];内蒙古大学;2015年

4 孙小童;NiSO_4-Co(NO_3)_2-氨水体系制备Ni-Co-O电极材料的反应动力学研究[D];北京化工大学;2015年

5 张翔;富锂锰基正极材料合成与掺杂改性的实验及理论研究[D];南京航空航天大学;2015年

6 俞志强;Y_4Al_2O_9基微晶粉体的合成与性能表征[D];华北电力大学;2015年

7 张宏生;共沉淀控制结晶法制备富锂锰基锂离子电池正极材料的技术研究[D];浙江大学;2014年

8 陈清慧;共沉淀—火焰原子吸收法测定食品和废弃物中痕量铅、镉、铬、铟[D];内蒙古大学;2016年

9 周里海;共沉淀—微滤组合工艺处理含钴、锶混合废水[D];天津大学;2014年

10 杨敬杰;粉煤灰铵盐焙烧生态化利用工艺技术研究[D];西南科技大学;2017年

，

本文编号：2028092