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《浙江大学》 2010年
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固体废弃物粉煤灰的资源化利用

姚志通  
【摘要】: 本研究着力解决固体废弃物粉煤灰的资源化利用难题。以杭州热电厂和半山电厂粉煤灰为例,首先对比研究了循环流化床锅炉脱硫灰(CFB灰)和普通煤粉锅炉粉煤灰(PC灰)的特性;然后针对普通粉煤灰的特性,进行干法脱铁和湿法除炭预处理;最后对粉煤灰进行综合利用研究,主要包括以粉煤灰为原料制取白炭黑、氧化铝,合成沸石分子筛以及制备微晶玻璃等.主要研究内容和结果如下: (1)对比研究了脱硫灰和普灰的特性,研究结果表明:脱硫灰烧失量、氧化钙含量相对较高.普灰以莫来石和石英为主相,含有较高的无定形相;脱硫灰则以石英、方解石和硬石膏为主相,玻璃相少见。SEM观察发现,普灰颗粒以规则球形为主,而脱硫灰几乎无球形颗粒。 (2)粉煤灰干法磁选脱铁结果表明,分析仪倾角和电流强度分别为30°和2.5A时磁选效果最好.与粗选工艺相比,粗选-扫选工艺较粗选-精选脱铁率提高明显。磁性颗粒主相为石英、莫来石和磁赤铁矿相。粉煤灰湿法除炭结果表明,捕收剂为轻柴油用量800g/t时,除炭率高达82.53%.起泡剂为仲辛醇用量600g/t时,除炭率可达80.03%.物相分析显示浮选产物主要为炭,同时夹杂有少量莫来石.炭粒微观形貌呈多孔球状,与玻璃、硅酸盐呈连生体产出。 (3)粉煤灰碱融实验表明,同时添加助剂碳酸钠和氯化钠可有效降低粉煤灰的晶相转变温度。实验接着以粉煤灰碱融物为原料,分别通过盐酸酸浸和氨水沉淀法制取了白炭黑和γ-Al2O3. TG-DTA和SEM分析表明,γ-MPS对白炭黑的改性效果优于硬脂酸。实验后续还以制备的沉淀SiO2为硅源,采用化学包覆法成功制备了硅钛复合物。 (4)以粉煤灰为原料,分别采用水热法和碱融法合成了方钠石和钾霞石。方钠石为规则球形,钾霞石颗粒表面生长有大量立态生长的片状结晶。TG-DTA分析表明,合成的沸石产物均具有良好的热稳定性.水煮侵蚀实验说明钾霞石具有较高的钾保持率。实验还研究了粉煤灰在LiOH·H2O碱液中的水热反应行为,并以碱融法合成了Li-ABW沸石。 (5)以粉煤灰和LiOH·H2O为原料制得Li2Al2Si3O10为主晶相的微晶玻璃。SEM观察发现,产物颗粒相互紧锁,形成烧结完好致密化的微观结构。研究还以粉煤灰和(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O为原料,采用固态烧结法制备了α-堇青石,并探讨了LiOH·H2O和TiO2对堇青石烧结性能的影响。当LiOH·H2O添加量为10%时,β-锂辉石固熔体和尖晶石相开始形成。扫描电镜观察发现,随著Li+离子掺入量的增多,晶体轮廓逐渐光滑;同时增浓作用增强,试样气孔和微晶体粒度明显减少。当Ti02添加量从4%增至10%时,Low quartz和Rutile相开始形成,同时堇青石和尖晶石含量有所降低。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X705

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