灰场粉煤灰提取氧化铝和白炭黑

摘要

近年来，随着国内燃煤发电量的持续增长，作为燃煤电厂最主要的固体废弃物，粉煤灰的排放量也随着燃煤消耗的增长而急剧增加。大量粉煤灰的排放引发了严峻的社会和环境问题。另一方面，粉煤灰中的铝和硅元素含量很高，具有极高的提取价值。
　　本文以淮南某电厂的粉煤灰为提取氧化铝和白炭黑的原料，主要研究结果如下：⑴粉煤灰在球磨机中机械研磨40min后，粒径变小，玻璃体表面坚固保护膜被破坏，其光滑程度降低，反应活性显著提高;研磨后粉煤灰与磨细碳酸钠均匀混合焙烧，可完全破坏粉煤灰中低活性的莫来石、玻璃相结构，使其反应生成高活性的霞石相。实验得到最佳焙烧工艺为:灰碱比为1∶0.9，煅烧温度为875℃，煅烧时间为2h；⑵烧结熟料经稀硫酸酸浸，氧化铝溶出率可达95％，通过单因素实验和正交实验得到烧结熟料最佳酸浸工艺为:烧结熟料与3mol/L的稀硫酸按5∶1的液固比（体积比）混合、在90℃下恒温酸浸2.5h;酸浸滤液经重结晶2次得到的高纯度硫酸铝晶体在800℃下煅烧2.5h，即可获得γ-Al2O3产品；⑶粉煤灰提铝渣中的硅可在NaOH溶液中反应并以Na2SiO3的形式被浸出，通过单因实验和正交实验得到的最佳碱浸工艺为:粉煤灰提铝渣与30％（质量百分浓度）的NaOH溶液按4∶1的液固比（体积比）混合，在90℃的碱浸温度下碱浸80min，可达82％的二氧化硅浸出率；⑷所制硅酸钠溶液经分步碳分工艺可制备高纯度沉淀白炭黑，最佳工艺条件为:反应温度为75℃、CO2流速为25mL·min-1、硅酸钠溶液浓度为50g·L-1，一次碳分反应至pH值为10.8时结束，二次碳分反应至pH至为9.3时结束反应。二次碳分产物经水洗干燥后，可得到比表面积为280.2m2/g、DBP吸值为3.56cm3/g的高纯度白炭黑产品。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 粉煤灰概况及应用

1．1．1 粉煤灰简介

1．1．2 粉煤灰组成

1．1．3 粉煤灰的危害

1．1．4 粉煤灰综合利用现状

1．2 从粉煤灰中提取氧化铝的概述

1．2．1 酸浸法

1．2．2 烧结法

1．2．3 其他方法

1．3 从粉煤灰中提取白炭黑概述

1．3．1 气相法

1．3．2 溶胶-凝胶法

1．3．3 沉淀法

1．4 研究意义及构想

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

2 实验部分

2．1 实验仪器及药品

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．2 原料粉煤灰分析

2．2．1 粉煤灰的化学组成

2．2．2 粉煤灰的物相组成

2．2．3 粉煤灰微观形貌

2．3 工艺流程

2．3．1 从粉煤灰中提取氧化铝工艺

2．3．2 以提铝渣为硅源制备白炭黑工艺

2．4 分析及表征方法

2．4．1 化学成分测定方法

2．4．2 实验所用仪器及表征方法

3 从粉煤灰中提取氧化铝的研究

3．1 机械研磨工艺

3．1．1 粒径变化

3．1．2 表面变化

3．2 焙烧活化工艺

3．2．1 焙烧活化机理

3．2．2 实验方法

3．2．3 实验结果与讨论

3．2．4 烧结熟料表征

3．3 硫酸酸浸工艺

3．3．1 硫酸浓度的影响

3．3．2 酸浸时间的影响

3．3．3 酸浸温度的影响

3．3．4 液固比的影响

3．3．5 硫酸酸浸工艺的优化

3．4 除杂工艺

3．4．1 重结晶实验

3．4．2 重结晶的除铁率分析

3．5 硫酸铝晶体煅烧制备氧化铝

3．6 本章小结

4 从提铝渣中提取白炭黑的研究

4．1 提铝渣分析

4．1．1 提铝渣的化学组成

4．1．2 提铝渣的物相组成

4．1．3 提铝渣的表面形貌

4．2 提铝渣碱浸制备硅酸钠工艺

4．2．1 碱液浓度的影响

4．2．2 反应时间的影响

4．2．3 反应温度的影响

4．2．4 液固比的影响

4．2．5 碱浸工艺的优化

4．3 分步碳分制备沉淀白炭黑工艺

4．3．1 碳分反应机理

4．3．2 实验方法

4．3．3 一次碳分影响因素考察

4．3．4 二次碳分影响因素考察

4．4 产品表征及分析

4．5 本章小结

5 结论

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及论文发表情况