本文關鍵詞：煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭是我國最豐富的一次能源,占據(jù)我國能源生產(chǎn)和消費總量的70%以上。國內(nèi)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)建設帶動了火電行業(yè)飛速發(fā)展,隨之而來的煤灰渣的排放量也與日俱增。煤灰的大量堆積不僅占用土地,還帶來許多環(huán)境問題。然而,煤灰中最主要的元素為硅和鋁,若采取有效的工藝方法提取出來,不僅解決了環(huán)境問題,而且?guī)砹私?jīng)濟價值。結(jié)合浙江大學熱能工程研究所提出的煤炭分級轉(zhuǎn)化梯級利用技術,充分發(fā)掘煤炭的能源特點與資源屬性,實現(xiàn)資源的高附加值利用。本文提出了煤灰渣酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑產(chǎn)品的工藝,并展開了相關試驗研究：首先用硫酸在合適條件下酸浸溶出灰渣中的鋁元素制取A1203,留下富含硅元素的殘渣。碳酸鈉與酸浸渣在高溫下焙燒,對酸浸渣-Na2CO3體系燒結(jié)過程進行熱力學分析和計算,通過設計正交試驗,初步確定了焙燒條件。再經(jīng)過單因素試驗,分別討論焙燒溫度、Na2CO3配比、保溫時間和升溫方式對二氧化硅溶出率的影響。實驗結(jié)果表明：在焙燒溫度1153 K、焙燒時間1.5 h、ml(酸浸渣)：m2(碳酸鈉)為2：2.90條件下,反應條件最佳,酸浸渣中二氧化硅的溶出率可達到85.88%。隨后對酸浸渣-Na2CO3體系的熱分解過程進行動力學研究,結(jié)果表明該過程符合Crank-Ginstling-Braunshtein方程,經(jīng)試驗數(shù)據(jù)計算,反應的表觀活化能為156.46 kJ/mol。焙燒后產(chǎn)物經(jīng)100℃水浸可溶出85%以上的硅,并得到一定濃度的硅酸鈉溶液。水浸殘渣中含有無定型態(tài)的硅和鋁元素,亦可考慮二次提鋁和提硅,最終實現(xiàn)對煤灰中硅鋁資源的綜合和精細化利用。硅酸鈉溶液碳分法制備納米白炭黑試驗中,通過單因素法,對影響產(chǎn)品性能的制備因素進行探究,得到制備納米白炭黑的最佳反應條件：SiO2質(zhì)量分數(shù)取2%,CO2通氣速率0.5min-1,溶液反應溫度65-75℃,反應終點PH=8,陳化時間2 h。過濾洗滌后再經(jīng)共沸蒸餾干燥并120℃烘干后,可制備比表面積250 m2/g左右的疏松狀納米白炭黑產(chǎn)品。加入一定量的添加劑可以顯著改變顆粒的表面狀態(tài),減少一次粒子團聚,改善體系的分散性和穩(wěn)定性。在合理的制備條件下,加入質(zhì)量分數(shù)1%的聚乙二醇10000表面活性劑和質(zhì)量分數(shù)1%的氯化鈉分散劑效果最佳,制備的Si02粒子尺寸小,粒徑20 nm左右,一次粒子分布均勻且團聚體較小,分散性最佳。制備的納米白炭黑產(chǎn)品符合HG/T 3061-2009中的A類標準,納米白炭黑產(chǎn)品的SiO2含量達92.34%,吸油值達到3.10 ml/g。煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑工藝,不僅基本實現(xiàn)了硅鋁資源的完全分離,還實現(xiàn)兩種資源的分級高效利用。水浸殘渣二次酸浸可進一步提取硅鋁資源,而且碳分反應過程無強酸,減少了環(huán)境污染,碳分結(jié)束后溶液內(nèi)的碳酸鈉可返回焙燒工序循環(huán)利用。因此該工藝是一種經(jīng)濟附加值和資源綜合利用率高,環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展技術。
【關鍵詞】：煤灰渣 酸浸 焙燒 溶出率 碳分法 表面活性劑 分散劑 納米白炭黑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.2;TB383.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-29
• 1.1 煤灰渣的基本性質(zhì)11-14
• 1.2 煤灰渣的排放和危害14-15
• 1.3 煤灰渣綜合利用研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 納米白炭黑的研究17-21
• 1.4.1 納米白炭黑的結(jié)構(gòu)18
• 1.4.2 納米白炭黑的性質(zhì)18
• 1.4.3 納米白炭黑的用途18-19
• 1.4.4 納米白炭黑的市場19-21
• 1.5 納米白炭黑的研究21-24
• 1.6 煤灰渣制備納米白炭黑的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.7 課題的研究內(nèi)容和方法26-29
• 1.7.1 研究目的26
• 1.7.2 工藝原理26-27
• 1.7.3 研究內(nèi)容27-28
• 1.7.4 研究方法28-29
• 2 分析表征方法29-35
• 2.1 煤灰渣及酸浸提鋁殘渣成分含量的測定29-30
• 2.2 酸浸提鋁殘渣中二氧化硅溶出率的測定30-31
• 2.3 產(chǎn)品白炭黑的檢測31-33
• 2.3.1 白炭黑中二氧化硅含量的測定31-32
• 2.3.2 白炭黑加熱減量和灼燒減量的測定32-33
• 2.3.3 鄰苯二甲酸二丁酷吸收值的測定33
• 2.3.4 白炭黑pH值的測定33
• 2.3.5 白炭黑銅、鐵、錳含量的測定33
• 2.3.6 白炭黑顏色的測定33
• 2.4 產(chǎn)品測試儀器及測試方法33-35
• 2.4.1 X射線衍射(XRD)33
• 2.4.2 透射電鏡(TEM)33
• 2.4.3 透射電鏡(SEM)33-34
• 2.4.4 比表面積(BET)34
• 2.4.5 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)34
• 2.4.6 紅外光譜(FT-IR)34
• 2.4.7 能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)34-35
• 3 煤灰酸浸提鋁殘渣制備硅酸鈉溶液35-52
• 3.1 酸浸提鋁殘渣成分35-37
• 3.2 制備工藝路線37-38
• 3.3 煤灰酸浸提鋁殘渣高溫燒結(jié)反應38-46
• 3.3.1 燒結(jié)反應熱力學38-39
• 3.3.2 燒結(jié)反應正交試驗39-41
• 3.3.3 單因素試驗41-46
• 3.4 煤灰酸浸提鋁殘渣高溫燒結(jié)反應動力學46-48
• 3.5 焙燒產(chǎn)物水浸制備硅酸鈉溶液48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 4 制備條件對納米白炭黑的影響52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 工藝流程52-53
• 4.3 SiO_2濃度的影響53-56
• 4.4 CO_2通氣速率的影響56-59
• 4.5 反應溫度的影響59-61
• 4.6 反應終點PH值的影響61-63
• 4.7 陳化時間的影響63-64
• 4.8 干燥方法的影響64-65
• 4.9 工藝條件確定65-66
• 5 添加劑對制備納米白炭黑的影響66-76
• 5.1 引言66
• 5.2 表面活性劑的影響66-71
• 5.2.1 表面活性劑加入量的影響66-68
• 5.2.2 不同種類表面活性劑的影響68-69
• 5.2.3 表面活性劑分子量的影響69-71
• 5.3 分散劑的影響71-73
• 5.3.1 分散劑加入量的影響71-72
• 5.3.2 不同種類分散劑的影響72-73
• 5.4 工藝條件確定和產(chǎn)品質(zhì)量分析73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 6 技術經(jīng)濟初步分析76-83
• 6.1 引言76
• 6.2 工藝技術可行性分析76
• 6.3 經(jīng)濟可行性初步分析76-82
• 6.3.1 煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑工藝物料平衡分析76-80
• 6.3.2 煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑工藝經(jīng)濟效益評估80-81
• 6.3.3 煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑工藝環(huán)境效益評估81-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 7 全文總結(jié)83-86
• 7.1 論文的主要結(jié)論83-84
• 7.2 主要創(chuàng)新點84
• 7.3 有待進一步研究的內(nèi)容84-86
• 參考文獻86-90
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果90

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張立;鐘暉;戴艷陽;;鎢渣酸浸與鈉堿熔融回收鉭鈮的研究[J];稀有金屬與硬質(zhì)合金;2008年02期

2 嚴謹;;揗，

本文編號：379755