發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 21:13

【摘要】：本文首先概述了高鋁粉煤灰的產(chǎn)生及其危害,通過分析粉煤灰的組成、結(jié)構(gòu)和特性,介紹了粉煤灰在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),其中詳細(xì)闡述了從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁和從粉煤灰中浸取鎵的實(shí)驗(yàn)方法和研究進(jìn)展,為本文從高鋁粉煤灰中提取含量可控的氧化鎵和氧化鋁的混合物提供了有價(jià)值的參考。研究了以碳酸鈉、碳酸鈣和氧化鈣為助劑,高溫煅燒法煅燒活化高鋁粉煤灰,酸浸法浸取活化后粉煤灰中的鎵。探討了煅燒條件(助劑種類、助劑含量、煅燒溫度、煅燒時(shí)間)對(duì)粉煤灰中鎵的浸出效果的影響。研究結(jié)果表明,在三種助劑(碳酸鈉、碳酸鈣和氧化鈣)中,碳酸鈉是粉煤灰活化的最優(yōu)助劑;粉煤灰與碳酸鈉的質(zhì)量比為1:1.5,煅燒溫度為800℃,煅燒時(shí)間為120 min時(shí),粉煤灰中鎵的浸出量為52.62 g/t。為了與單一助劑活化效果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)復(fù)合助劑氯化鈉和碳酸鈉煅燒活化粉煤灰進(jìn)行勒進(jìn)一步的研究,探討了氯化鈉含量、煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)鎵浸出效果的影響。采用X射線衍射(XRD)表征了加入氯化鈉前后粉煤灰活化產(chǎn)物的物相組成,用ICPS測(cè)定浸取液中鎵的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度為800℃,煅燒時(shí)間為120 min,氯化鈉含量為粉煤灰碳酸鈉含量的8%時(shí),浸取出的鎵的含量為56.10g/t,說明此時(shí)粉煤灰的活化效果較好。本文采用煅燒得到的最佳條件后,對(duì)浸取條件進(jìn)行了研究。以高鋁粉煤灰為原料,通過對(duì)粉煤灰進(jìn)行燒結(jié)活化、堿溶、濾洗等工藝,制得含鎵的溶液。探討了燒結(jié)助劑種類、堿液種類、堿液濃度、液固比、浸出溫度、浸出時(shí)間等因素對(duì)鎵浸出率的影響。結(jié)果表明:以碳酸鈉作為燒結(jié)助劑,氫氧化鈉作為浸取液溶劑,堿液濃度為200 g/L,液固比為40∶1,浸出溫度60℃,浸出時(shí)間為6 h時(shí),可使浸取出來的鎵的含量達(dá)到41.438 g/t。由于粉煤灰中氧化鋁的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧化鎵的含量,為了提高氧化鎵的含量來得到氧化鎵和氧化鋁的混合物,就要分離出一定量的氧化鋁。本文利用氫氧化鎵與氫氧化鋁在堿性溶液中析出的酸度不同,采用兩段碳酸化的方法分離氧化鋁和氧化鎵。探索了第一次碳酸化條件(即不同p H、不同流量、不同溫度)對(duì)氧化鋁和氧化鎵分離效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,p H值為11.23,溫度為80℃,二氧化碳流量為40 m L/min時(shí),最終得到的氧化鎵和氧化鋁的混合物中,鎵的含量為5.7550 mg/g。
【圖文】：

粒徑 （μm） 孔隙率（%）0.5～1.0 0.16～3.3 0.25～0.5 1～300 60～75圖1-1. 從流化床燃燒器鍋爐的靜電除塵器出來的未風(fēng)化粉煤灰的掃描電子顯微圖(來源：印度；F級(jí)：40%煤灰)。Fig.1-1 The SEM of unweather coal fly ash out of the electrostatic precipitator of FBC boiler1.2.3 粉煤灰的化學(xué)性質(zhì)粉煤灰的化學(xué)成分會(huì)因燃煤產(chǎn)地和燃燒程度的不同而異，但是從一般情況來說，粉煤灰主要由氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、和未燃盡的碳等組成[26]。根據(jù)粉煤灰中二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵含量的不

圖 1-2 中國粉煤灰產(chǎn)量與利用率之間的關(guān)系Fig.1-2 The relationship between the production and utilization of fly ash in China歸結(jié)起來，目前世界范圍內(nèi)對(duì)粉煤灰的綜合利用，主要存在兩種方式[10]：是利用粉煤灰特定的物理化學(xué)性質(zhì)，直接將其用在建筑工程、基礎(chǔ)工程和農(nóng)領(lǐng)域，作為生產(chǎn)建筑材料的原料。這種利用方式用灰量雖大，但缺少對(duì)粉煤為二次再生資源價(jià)值的利用。例如，用于筑路、混凝土的生產(chǎn)，以及Jung-ee[32]研究的粉煤灰在二氧化碳的捕獲和儲(chǔ)存方面的應(yīng)用，Devi Prasad Mis[33]研究的粉煤灰在填充地下煤礦井方面的應(yīng)用等，都屬于這種方式的利用另一種是將粉煤灰作為一種寶貴的再生資源，，針對(duì)粉煤灰某些具體的特點(diǎn)粉煤灰按照一定的工藝流程進(jìn)行處理，進(jìn)而從粉煤灰中提取出高附加值的。這種利用方式能夠充分發(fā)揮粉煤灰作為二次資源的自身價(jià)值，需要的技術(shù)較高，但用灰量較小，很難應(yīng)付堆積如山、年排放量繼續(xù)增長(zhǎng)的粉煤灰。例如石的合成，氧化物的提取等，都屬于這種利用方式。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ536.4;TF843.1

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本文編號(hào)：2621269