从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的研究

发布时间：2020-12-22 23:31

　　粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物,我国粉煤灰排放量非常大,它占用耕地、污染环境,制约了当地国民经济的可持续发展。因此开展粉煤灰的综合利用研究具有重大现实意义和长远战略意义。本文针对山西某电厂粉煤灰进行了提取氧化铝和二氧化硅的研究。对粉煤灰详细考察后,设计了浓硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化铝、提铝渣浓碱浸出提取二氧化硅的工艺,并进行了详细的研究,结果如下：1)浓硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化铝的研究用浓硫酸浸出研磨活化后的粉煤灰制备硫酸铝晶体,硫酸铝晶体分解制备氧化铝。工艺流程：粉煤灰→研磨活化→酸浸→焙烧→干渣→溶出→硫酸铝溶液→结晶→硫酸铝晶体→重结晶除铁→高纯硫酸铝晶体→焙烧→氧化铝。浓酸浸出条件：粉煤灰中位径D50为10μm、硫酸浓度98%、温度260℃、时间120min、液固比4：1；溶出条件：焙烧除酸后的干渣加水500ml/（100g粉煤灰）溶出40min,得到硫酸铝溶液,氧化铝提取率可达87%。重结晶除铁一次,制备的硫酸铝产品符合化工行业标准；重结晶除铁三次,并在1100℃焙烧后的氧化铝产品符合有色金属行业标准。硫酸铝晶体的热分解过程,包括两步脱结晶水和一步硫酸铝分解过程。利用Do... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 粉煤灰及其应用
        1.1.1 粉煤灰简介
        1.1.2 粉煤灰的组成
        1.1.3 粉煤灰综合利用
    1.2 从粉煤灰中提取氧化铝的研究
        1.2.1 石灰石烧结法提取粉煤灰中氧化铝
        1.2.2 碱石灰烧结法提取粉煤灰中氧化铝
        1.2.3 氟氨助溶法酸浸取粉煤灰中氧化铝
    1.3 二氧化硅提取制备技术
        1.3.1 二氧化硅简介
        1.3.2 以非金属矿为硅源制备二氧化硅产品
        1.3.3 以工业固废为硅源制备二氧化硅产品
        1.3.4 以非金属矿或者工业固废为硅源制备二氧化硅的几种方式
    1.4 从粉煤灰中提取氧化铝和二氧化硅的工艺选择
        1.4.1 酸法工艺
        1.4.2 渣的碱浸—碳分工艺
    1.5 本论文研究内容
        1.5.1 从粉煤灰中提取氧化铝工艺
        1.5.2 提铝渣中提取二氧化硅工艺
    参考文献
第二章 从粉煤灰中提取氧化铝的研究
    2.1 原料分析
        2.1.1 化学成分
        2.1.2 相成分
        2.1.3 粒度分析
        2.1.4 微观形貌
    2.2 酸法提铝的热力学分析
    2.3 工艺流程
    2.4 研磨活化
        2.4.1 粒度变化
        2.4.2 表面变化
        2.4.3 结构变化
    2.5 浓硫酸浸出工艺
        2.5.1 实验原料与仪器
        2.5.2 实验内容
        2.5.3 硫酸浓度的选择
        2.5.4 其它影响因素分析
        2.5.5 滤出酸的分析
    2.6 酸渣焙烧除酸
    2.7 硫酸铝溶出
        2.7.1 溶出水量
        2.7.2 溶出时间
    2.8 硫酸铝溶液蒸发结晶和重结晶除铁
        2.8.1 硫酸铝溶液蒸发结晶
        2.8.2 重结晶除铁
    2.9 硫酸铝晶体分解过程动力学
        2.9.1 实验过程
        2.9.2 硫酸铝晶体差热-热重曲线分析
        2.9.3 硫酸铝晶体分解动力学
    2.10 硫酸铝晶体脱水、分解制备氧化铝
        2.10.1 酸法制备的硫酸铝晶体的组成
        2.10.2 加热分解过程分析
        2.10.3 加热分解产物分析
    2.11 小结
    参考文献
第三章 工艺推广——浓硫酸浸出法提取低品位铝土矿中的氧化铝
    3.1 引言
    3.2 原料分析
        3.2.1 成分分析
        3.2.2 铝土矿粒度
        3.2.3 物相分析
        3.2.4 红外光谱分析
        3.2.5 差热-热重分析
    3.3 铝土矿酸浸前研磨处理
        3.3.1 研磨工艺的意义
        3.3.2 研磨设备
        3.3.3 研磨时间与粒度的关系
        3.3.4 微观形貌观察
    3.4 铝土矿酸浸过程
        3.4.1 实验原料及设备
        3.4.2 实验过程
        3.4.3 酸浸单因素实验
        3.4.4 正交实验
    3.5 硫酸铝晶体和氧化铝产品的制备
    3.6 铝土矿酸浸渣的分析
        3.6.1 成分分析
        3.6.2 物相分析
        3.6.3 微观形貌分析
    3.7 小结
    参考文献
第四章 从粉煤灰提铝渣中提取二氧化硅的研究
    4.1 原料分析
        4.1.1 成分分析
        4.1.2 物相分析
        4.1.3 微观形貌分析
    4.2 工艺流程的确定
    4.3 浓碱浸出工艺的确定
        4.3.1 试探性实验
        4.3.2 浓碱浸出工艺的确定
    4.4 浓碱浸出工艺
        4.4.1 实验原料与仪器
        4.4.2 实验方法
        4.4.3 单因素实验结果分析
        4.4.4 浓碱浸出工艺正交实验
        4.4.5 浓碱浸出工艺小结
    4.5 硅酸钠溶液的溶出
        4.5.1 溶出实验过程
        4.5.2 溶出结果
        4.5.3 溶出工艺小结
    4.6 制备沉淀二氧化硅的碳分条件
        4.6.1 沉淀二氧化硅的制备机理
        4.6.2 沉淀二氧化硅制备实验
        4.6.3 结果分析
    4.7 制备高纯度沉淀二氧化硅的二次碳分工艺
        4.7.1 二次碳分工艺的提出
        4.7.2 二次碳分实验
        4.7.3 二次碳分实验结果分析
        4.7.4 碳分工艺小结
    4.8 沉淀二氧化硅的洗涤和干燥
        4.8.1 沉淀二氧化硅的洗涤
        4.8.2 沉淀二氧化硅的干燥
    4.9 苛化
        4.9.1 苛化原理
        4.9.2 实验原料与设备
        4.9.3 实验方法
        4.9.4 单因素实验结果
        4.9.5 苛化正交实验
        4.9.6 苛化结果验证
        4.9.7 碳酸钙煅烧和氢氧化钠溶液的蒸发浓缩
        4.9.8 苛化工艺小结
    4.10 碱浸渣的分析
        4.10.1 成分分析
        4.10.2 物相分析
        4.10.3 红外光谱分析
        4.10.4 微观形貌分析
        4.10.5 渣中氧化铝的分析
    4.11 沉淀二氧化硅产品分析
        4.11.1 成分分析
        4.11.2 产品中羟基水的分析
        4.11.3 物相分析
    4.12 提铝渣盐酸除铁制备二氧化硅微粉
        4.12.1 除铁工艺的提出
        4.12.2 除铁溶剂的选择
        4.12.3 盐酸除铁实验
        4.12.4 焙烧除碳
        4.12.5 产品分析
    4.13 小结
    参考文献
第五章 硅酸钠溶液粘度性质研究
    5.1 引言
    5.2 粘度测定实验
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验设备
        5.2.3 实验过程
    5.3 纯硅酸钠溶液的粘度测定结果
        5.3.1 硅酸钠溶液粘度与温度的关系
        5.3.2 硅酸钠溶液粘度与二氧化硅浓度的关系
    5.4 添加NaOH的硅酸钠溶液的粘度测定结果
        5.4.1 硅酸钠溶液粘度与温度的关系
        5.4.2 硅酸钠溶液粘度与氢氧化钠浓度的关系
    5.5 硅酸钠溶液的粘流活化能
        5.5.1 粘流活化能的概念及公式
        5.5.2 硅酸钠溶液的粘流活化能
        5.5.3 硅酸钠溶液的粘流活化能与溶液组分的关系
    5.6 小结
    参考文献
第六章 经济分析与环境评价
    6.1 引言
    6.2 提取粉煤灰中氧化铝工艺
        6.2.1 物料衡算
        6.2.2 能耗分析
        6.2.3 经济效益分析
    6.3 提铝渣中二氧化硅的提取制备工艺
        6.3.1 物料衡算
        6.3.2 能耗分析
        6.3.3 经济效益分析
    6.4 粉煤灰处理工程的效益特点
    6.5 环境评价
    参考文献
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
附录1
附录2
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及成果
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]粉煤灰提铝渣的除铁工艺研究[J]. 吴艳,翟玉春,牟文宁.  矿产综合利用. 2007(06)
[2]高纯纳米SiO2制备[J]. 朱建军,谢吉民,陈敏,郭正龙,吴思.  涂料工业. 2007(08)
[3]粉煤灰气相-水解法制备纳米白炭黑[J]. 倪良,胡莹海,李晓燕,陆金城,柯振华,陈西农.  橡胶工业. 2007(06)
[4]用高岭土酸解残渣制备层硅酸钠[J]. 杨久义,杨会龙,刘艳春,郭子成.  矿产综合利用. 2006(05)
[5]几种等转化率法在动力学研究中的应用与比较[J]. 郑瑛,池保华,王保文,郑楚光.  煤炭转化. 2006(04)
[6]以粉煤灰为原料制备高纯氧化铝[J]. 李来时,翟玉春,秦晋国,吴艳,刘瑛瑛.  化工学报. 2006(09)
[7]粉煤灰沸石合成及应用研究[J]. 徐国想,范丽花,李学字,陈文宾,许兴友,严连香.  化工矿物与加工. 2006(09)
[8]粉煤灰在环境保护中的应用[J]. 石磊,郭翠香,牛冬杰.  中国资源综合利用. 2006(07)
[9]中铝采取措施提高铝土矿资源开发和综合利用水平[J]. 熊慧.  中国金属通报. 2006(30)
[10]粉煤灰气相法制备纳米白炭黑研究[J]. 徐洁明,谢吉民,朱建军.  无机盐工业. 2006(07)

博士论文
[1]铝硅矿物的热行为及铝土矿石的热化学活化脱硅[D]. 李光辉.中南大学 2002

硕士论文
[1]无机活性填料白炭墨的碳化法制备与表面改性研究[D]. 姚英.太原理工大学 2004



本文编号：2932642