2014年我國粉煤灰排放量5億噸以上,隨著電力行業(yè)的發(fā)展粉煤灰的排放量呈逐年遞增的趨勢。產(chǎn)量巨大的粉煤灰處理不當,對空氣、水土及人體健康會造成消極的影響。粉煤灰中含有大量的氧化鋁和氧化硅是一種具有開發(fā)利用價值的二次資源。碳還原粉煤灰提取鋁硅合金,不僅可以拓展粉煤灰的利用途徑,使得粉煤灰高附加值利用,還能延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈及煤炭和電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文對Al-Si-O-C體系進行熱力學計算,并在常壓和真空條件下進行了實驗研究。常壓下,以三種不同來源的粉煤灰為原料,對碳還原粉煤灰的物相變化規(guī)律進行了研究。以高鋁粉煤灰為原料對碳還原粉煤灰制取鋁硅合金的工藝條件進行了研究,并以粉煤灰中提取的粗鋁硅合金作為還原劑進行了熱法煉鎂的實驗研究。熱力學計算表明在Al-Si-O-C體系中存在復雜的化學反應,鋁的碳化物和碳化硅生成熱力學條件優(yōu)于其單質鋁和硅生成熱力學條件,在高溫條件下有氣態(tài)的鋁和硅生成。鋁的碳化物、碳化硅、氧化鋁、氧化硅及氣態(tài)物質之間高溫下能發(fā)生復雜的化學反應,在較低溫度下氣態(tài)物質會生成碳化物。碳化物的生成和分解理論能很好解釋碳還原氧化鋁和氧化硅的還原過程,然而氧化硅的配入量對還原過程的影響較... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 粉煤灰的生成和排放量
    1.2 粉煤灰的理化性能及結構
        1.2.1 粉煤灰的化學組成
        1.2.2 粉煤灰的礦物組成
        1.2.3 粉煤灰的物理性質
        1.2.4 粉煤灰顆粒的微觀結構
    1.3 粉煤灰的分類
    1.4 粉煤灰的影響和危害
    1.5 粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀
        1.5.1 建筑材料
        1.5.2 土壤改良
        1.5.3 催化劑
        1.5.4 環(huán)保材料
        1.5.5 粉煤灰顆粒分離技術
        1.5.6 合成耐火、陶瓷、沸石材料
        1.5.7 有價金屬回收
    1.6 碳還原法制取鋁硅合金
        1.6.1 碳還原法制取鋁硅合金理論
        1.6.2 國內外碳還原法制取鋁硅合金現(xiàn)狀
        1.6.3 電爐熔煉過程中存在的困難
    1.7 論文的主要內容
第二章 實驗材料及實驗方法
    2.1 粉煤灰
        2.1.1 粉煤灰的化學成分
        2.1.2 粉煤灰物相分析
        2.1.3 粉煤灰微觀形貌分析
    2.2 還原劑性質
    2.3 粘接劑
    2.4 配料
        2.4.1 配料計算
        2.4.2 原料制團
    2.5 實驗設備
        2.5.1 高頻感應熔煉爐
        2.5.2 物相和微觀形貌檢測設備
        2.5.3 碳化硅含量檢測
        2.5.4 鋁硅鐵的回收率及碳化硅生成率計算
    2.6 本章小結
第三章 碳還原氧化鋁和氧化硅熱力學計算及實驗研究
    3.1 碳還原過程的熱力學理論計算
        3.1.1 碳還原過程中第一類反應的熱力學計算
        3.1.2 碳還原過程中第二類反應的熱力學計算
    3.2 碳還原氧化鋁和氧化硅實驗研究
        3.2.1 常壓下碳還原氧化鋁
        3.2.2 常壓下碳還原氧化鋁和氧化硅
        3.2.3 真空下碳還原氧化鋁和氧化硅
    3.3 本章小結
第四章 碳還原粉煤灰物相變化規(guī)律
    4.1 碳還原粉煤灰實驗
        4.1.1 碳還原CFA1粉煤灰
        4.1.2 碳還原CFA2粉煤灰
        4.1.3 碳還原CFA3粉煤灰
    4.2 本章小結
第五章 碳還原粉煤灰制取鋁硅合金的工藝條件
    5.1 還原劑的選擇
    5.2 熔煉溫度
    5.3 熔煉時間
    5.4 配碳量
    5.5 較佳試驗條件下重復試驗
    5.6 本章小結
第六章 粗鋁硅合金熱法煉鎂的實驗研究
    6.1 實驗過程
        6.1.1 實驗原料
        6.1.2 原料制備
        6.1.3 實驗操作
    6.2 熱力學分析
    6.3 實驗結果與討論
        6.3.1 鎂的回收率
        6.3.2 還原渣
        6.3.3 粗鎂XRD和SEM分析
    6.4 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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[10]Preparation of primary Al-Si alloy from bauxite tailings by carbothermal reduction process[J]. 楊棟,馮乃祥,王耀武,武小雷.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(01)

博士論文
[1]粉煤灰資源特性與制備Si-Al-O-C-N系材料的研究[D]. 張磊.鄭州大學 2009



本文編號：3423950