本文關(guān)鍵詞：硫酸氫銨浸出粉煤灰過(guò)程氧化鋁溶解動(dòng)力學(xué)

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【摘要】：粉煤灰是火力發(fā)電廠高溫燃燒煤炭過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣,目前全球每年產(chǎn)生大約80億噸的粉煤灰,我國(guó)2015年粉煤灰的排放量也將達(dá)到5.8億噸。大量的粉煤灰堆放造成土地與環(huán)境污染,給經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展造成了巨大壓力。雖然包括粉煤灰在內(nèi)的工業(yè)廢料的綜合利用與資源化已成為我國(guó)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,受到越來(lái)越多的重視,但目前粉煤灰的利用并不充分,尤其是高附加值利用。粉煤灰中主要成分為氧化鋁和二氧化硅,其中氧化鋁的含量為10-55wt.%,是重要的含鋁資源,開(kāi)發(fā)利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁,實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的綠色資源化生產(chǎn),具有重大意義。本文以硫酸氫銨和循環(huán)流化床鍋爐灰為主要原料,提出了一種利用硫酸氫銨溶液濕法浸出粉煤灰提取氧化鋁的新技術(shù),計(jì)算了浸出過(guò)程中粉煤灰主要礦物的熱力學(xué)特性,考察了浸出溫度、液固比、浸出時(shí)間、硫酸氫銨過(guò)量率和攪拌速度對(duì)硫酸氫銨浸出粉煤灰過(guò)程的影響,采用響應(yīng)曲面法中心復(fù)合設(shè)計(jì)優(yōu)化了工藝條件,運(yùn)用約化時(shí)間的方法和最小二乘原理,求取了硫酸氫銨浸出粉煤灰過(guò)程的動(dòng)力學(xué)機(jī)理函數(shù)。結(jié)果表明:粉煤灰中氧化鋁、硅線石和偏高嶺石在298.15K-573.15K范圍內(nèi)可以被硫酸氫銨溶解。增加浸出溫度、液固比、浸出時(shí)間均能有效提高氧化鋁提取率。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)提高攪拌速度對(duì)氧化鋁提取率影響不大。響應(yīng)曲面分析結(jié)果表明影響氧化鋁提取率的主要因素為浸出時(shí)間,其次依次為浸出溫度和液固比,確定的最佳工藝條件為:溫度170℃,浸出時(shí)間240 min,液固比7:1,此工藝下氧化鋁的提取率可達(dá)83.48%。氧化鋁浸出動(dòng)力學(xué)方程的積分機(jī)制可以用G(α)=(1-α)~(-1)-1表述,反應(yīng)速率常數(shù)的表達(dá)式為km=1562.28×(L?)0.38exp(-40950?),反應(yīng)表觀活化能為40.95 kJ/mol,浸出過(guò)程屬于化學(xué)反應(yīng)控制。浸出殘?jiān)闹饕煞譃闊o(wú)定形二氧化硅,是粉煤灰中復(fù)雜鋁硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體解構(gòu)后失鋁的產(chǎn)物。
【關(guān)鍵詞】：粉煤灰 硫酸氫銨 氧化鋁 浸出 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ133.1;TQ536.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 粉煤灰概述11-13
• 1.2.1 粉煤灰簡(jiǎn)介11-12
• 1.2.2 粉煤灰的性質(zhì)12-13
• 1.3 粉煤灰的利用現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 堿法13-14
• 1.3.2 酸法14-15
• 1.3.3 氨法15
• 1.3.4 其他方法15-16
• 1.4 鋁的浸出動(dòng)力學(xué)16-17
• 1.5 研究目的和意義17
• 1.6 研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法18-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料設(shè)備18-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料18
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品18
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法19-21
• 2.2.1 浸出實(shí)驗(yàn)裝置19-20
• 2.2.2 浸出動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)20
• 2.2.3 分析測(cè)試方法20
• 2.2.4 液相中鋁含量的測(cè)定20-21
• 2.3 響應(yīng)曲面法21-24
• 2.3.1 響應(yīng)曲面法概述21-22
• 2.3.2 中心復(fù)合設(shè)計(jì)22-23
• 2.3.3 二階響應(yīng)曲面分析23-24
• 第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析24-62
• 3.0 粉煤灰的相成分及表面形貌24-27
• 3.0.1 粉煤灰的物相分析24
• 3.0.2 粉煤灰的紅外光譜24-26
• 3.0.3 粉煤灰的表面形貌26-27
• 3.1 粉煤灰粒度分布27-28
• 3.2 粉煤灰酸浸過(guò)程熱力學(xué)28-34
• 3.2.1 浸出原理28-29
• 3.2.2 熱力學(xué)計(jì)算方法29-30
• 3.2.3 熱力學(xué)分析30-34
• 3.3 單因素實(shí)驗(yàn)34-38
• 3.3.1 浸出溫度的影響34-35
• 3.3.2 液固比的影響35-36
• 3.3.3 浸出時(shí)間的影響36-37
• 3.3.4 攪拌速度的影響37-38
• 3.4 工藝條件的優(yōu)化38-44
• 3.4.1 響應(yīng)曲面法方案設(shè)計(jì)38-42
• 3.4.2 工藝條件的交互關(guān)系42-44
• 3.4.3 工藝參數(shù)選擇與優(yōu)化44
• 3.5 粉煤灰酸浸動(dòng)力學(xué)44-55
• 3.5.1 不同浸出溫度下氧化鋁提取率隨時(shí)間的變化規(guī)律44-45
• 3.5.2 不同液固比下氧化鋁提取率隨時(shí)間的變化規(guī)律45-46
• 3.5.3 反應(yīng)前后粉煤灰的形貌變化46-47
• 3.5.4 反應(yīng)前后粉煤灰的粒度分布47-48
• 3.5.5 理論模型的選擇48-53
• 3.5.6 浸出動(dòng)力學(xué)方程53-55
• 3.6 浸出渣表征55-62
• 3.6.1 XRD衍射分析55-57
• 3.6.2 IR紅外光譜分析57-60
• 3.6.3 EDS能譜分析60-62
• 第4章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 在學(xué)研究成果68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：789304