【摘要】：我國因燃煤發(fā)電每年排放的粉煤灰達(dá)5億噸以上,占用大量土地,嚴(yán)重污染環(huán)境,成為各級(jí)政府極為關(guān)注的大宗固廢重點(diǎn)處置和資源化利用對(duì)象之一。排放的粉煤灰中,大部分為低鋁灰,而目前粉煤灰高效資源化開發(fā)利用研究針對(duì)的主要是高鋁灰。本文依托“粉煤灰提取氧化鋁和微細(xì)硅酸技術(shù)研究”課題,以酒鋼集團(tuán)某電廠低鋁粉煤灰為對(duì)象,通過化學(xué)全分析、X射線衍射、掃描電鏡、差熱分析等手段,對(duì)其物化特征及礦物學(xué)特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。在此基礎(chǔ)上,基于預(yù)脫硅+兩組分燒結(jié)法開展了低鋁粉煤灰綜合利用的工藝技術(shù)試驗(yàn),主要取得以下成果:1、酒鋼集團(tuán)電廠粉煤灰具有低鋁、高硅、中高鈣特征,其中Al_2O_3含量為14.92%、SiO_2含量為45.62%、CaO含量為13.96%、Fe_2O_3含量為10.79%、MgO含量為2.30%、A/S為0.35;粉煤灰中晶相礦物主要為莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、石墨等,非晶相主要為鋁硅質(zhì)玻璃體。2、試驗(yàn)結(jié)果表明,采用預(yù)脫硅+兩組分燒結(jié)法,可以將該類粉煤灰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁、石膏、凈水劑、硅膠等產(chǎn)品,且無二次廢渣排放,可實(shí)現(xiàn)其高效資源化綜合利用。具體工藝過程包括預(yù)脫硅、中溫活化、水浸、酸浸、凈水劑制備等主要階段。3、通過試驗(yàn)確定的各工藝環(huán)節(jié)最佳工藝參數(shù)為:1)粉煤灰預(yù)脫硅階段:粉煤灰與助劑NaOH的質(zhì)量配比為1:1;預(yù)脫硅低溫活化溫度為100℃,活化時(shí)間為30min;預(yù)脫硅低溫活化樣堿浸溶液濃度為5%,液固比為10,堿浸時(shí)間為60min,堿浸溫度為100℃;預(yù)脫硅階段SiO_2提取率為69.46%,Al_2O_3提取率為12.82%。預(yù)脫硅粉煤灰中Al_2O_3含量為23.61%、SiO_2含量為25.38%、CaO含量為11.79%、Fe_2O_3含量為17.98%、MgO含量為2.78%、A/S為0.93,表明預(yù)脫硅后其中的SiO_2組分大幅減少,Al_2O_3含量大幅升高,A/S提高了2.6倍以上;預(yù)脫硅粉煤灰物相主要組成為莫來石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、方解石、非晶相及鋁硅酸鈉。2)預(yù)脫硅粉煤灰燒結(jié)活化及水浸階段:預(yù)脫硅粉煤灰燒結(jié)活化樣與Na_2CO_3的活化配比為1.0:1.2,活化溫度為920℃,活化時(shí)間為30min;燒結(jié)熟料的水浸溶出液固比為10,溶出溫度為70℃,溶出時(shí)間為10min;循環(huán)溶出11輪后,如以粉煤灰為對(duì)象,則Al_2O_3的溶出率為41.52%,如以預(yù)脫硅粉煤灰為對(duì)象,則Al_2O_3的溶出率為57.67%。3)預(yù)脫硅粉煤灰燒結(jié)熟料水浸殘?jiān)峤A段:以硫酸為浸取劑,硫酸濃度為3mol/L,酸浸固液比為1/10;分離硅膠的陳化時(shí)間為40min,陳化溫度為99℃;酸浸循環(huán)9輪后,如以粉煤灰為對(duì)象,則Al_2O_3的溶出率為41.82%,如以預(yù)脫硅粉煤灰燒結(jié)熟料水浸殘?jiān)鼮閷?duì)象,則Al_2O_3的溶出率為66.38%。4)聚合硫酸鋁鐵凈水劑制備階段:反應(yīng)體系pH為4,反應(yīng)溫度為75℃,反應(yīng)時(shí)間為3h;當(dāng)凈水劑投加量為4ml/20ml污水,靜置時(shí)間為80min,在弱酸和弱堿環(huán)境下凈水劑的去濁率可達(dá)90%以上。4、工藝技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性分析表明:該工藝不僅具有能耗低、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、技術(shù)可行等優(yōu)勢,而且本技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其中利用本工藝處理1t粉煤灰,需消耗苛性堿0.14t,硫酸1.06t,水6.91t,能量8.75GJ,可得到硅膠0.57t、凈水劑0.34t、硫酸鈣、鎂0.41t、氧化鋁0.06t,成本1540.57元(未考慮人工、設(shè)備、場地及稅率等費(fèi)用),利潤1104.13元。
【圖文】：

了解玻璃體的結(jié)構(gòu)對(duì)研究粉煤灰的礦物學(xué)特征非常重要。圖1.2 是粉煤灰顆粒內(nèi)部不均勻的示意圖[55]。從該圖中可以看出，在顆粒的最里層有一個(gè)內(nèi)核，由空心或?qū)嵭木w或玻璃體組成。外層是因初步晶化而形成的帶狀非均質(zhì)體。表層則是因相析出而形成的松散非均質(zhì)體。圖 1.2 粉煤灰顆粒內(nèi)部不均勻性的一般示意圖

研l(wèi)2O3定了低鈣粉煤灰的火山灰活性[56]；侯新凱等提出，可法，，來準(zhǔn)確測定粉煤灰中玻璃體的含量[57]；Gomes 和體結(jié)構(gòu)，使其中的莫來石裸露出，在此基礎(chǔ)上利用核鏡等技術(shù)，分析莫來石的成分[58]；Brown 和 Jones 利到莫來石的結(jié)構(gòu)為絲狀結(jié)構(gòu)，長度為 1~10μm[59]；厲粉煤灰和高鈣粉煤灰的玻璃體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)低鈣粉煤灰分和結(jié)構(gòu)類似于莫來石的富鋁相和類似于石英的富硅、鈣元素的分布呈混雜形式，未發(fā)現(xiàn)有明顯的分相結(jié)、途徑及物理化學(xué)性質(zhì)等因素，對(duì)粉煤灰進(jìn)行了分類。圖 1.3 粉煤灰玻璃體結(jié)構(gòu)的模型
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X773

【參考文獻(xiàn)】

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1 郭強(qiáng);;粉煤灰酸法提取氧化鋁的工藝研究進(jìn)展[J];潔凈煤技術(shù);2015年05期

2 趙永彬;;粉煤灰的礦物學(xué)性質(zhì)研究[J];潔凈煤技術(shù);2015年04期

3 施云芬;陳媛;徐云菲;;粉煤灰在煙氣處理中的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2014年12期

4 陳彥廣;陸佳;徐婷婷;韓洪晶;解驄浩;于豐銘;張雷;;碳酸鈉熔融法提取粉煤灰中鋁和鐵的研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2014年05期

5 戴楓;樊嬌;牛東曉;;我國粉煤灰綜合利用問題分析及發(fā)展對(duì)策研究[J];華東電力;2014年10期

6 董宏;張文廣;;水熱活化法提取粉煤灰中的氧化鋁[J];世界地質(zhì);2014年03期

7 楊靜;蔣周青;馬鴻文;蘇雙青;王明瑋;李金洪;姚文貴;;中國鋁資源與高鋁粉煤灰提取氧化鋁研究進(jìn)展[J];地學(xué)前緣;2014年05期

8 吳煉;張珂;黃伊琳;童張法;韋藤幼;;用生產(chǎn)活性白土的廢水合成聚合硫酸鋁鐵[J];水處理技術(shù);2014年09期

9 杜谷;王坤陽;冉敬;王風(fēng)玉;潘忠習(xí);;紅外光譜/掃描電鏡等現(xiàn)代大型儀器巖石礦物鑒定技術(shù)及其應(yīng)用[J];巖礦測試;2014年05期

10 賀實(shí)月;李會(huì)泉;李少鵬;李勇輝;解強(qiáng);;煤粉爐高鋁粉煤灰堿溶脫硅反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2014年07期

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1 劉能生;粉煤灰微波加熱活化新工藝及資源化應(yīng)用研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

2 厲超;礦渣、高/低鈣粉煤灰玻璃體及其水化特性研究[D];清華大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 王康樂;粉煤灰資源化再生利用技術(shù)研究[D];長安大學(xué);2014年

2 王同松;低鈉法從脫硅后粉煤灰中提取氧化鋁[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

3 彭艷榮;粉煤灰提鋁試驗(yàn)研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

4 張永康;高鋁粉煤灰處理過程中的結(jié)構(gòu)演變[D];中南大學(xué);2012年

5 魏欣欣;非傳統(tǒng)鋁資源—高硫鋁土礦和粉煤灰的利用研究[D];中南大學(xué);2011年

6 郭新亮;燃煤電廠粉煤灰綜合利用技術(shù)研究[D];長安大學(xué);2009年

7 潘鐘;粉煤灰資源化利用評(píng)價(jià)與案例研究[D];廈門大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2699360