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灰场粉煤灰提取氧化铝和白炭黑

马钊  
【摘要】:近年来,随着国内燃煤发电量的持续增长,作为燃煤电厂最主要的固体废弃物,粉煤灰的排放量也随着燃煤消耗的增长而急剧增加。大量粉煤灰的排放引发了严峻的社会和环境问题。另一方面,粉煤灰中的铝和硅元素含量很高,具有极高的提取价值。 本文以淮南某电厂的粉煤灰为提取氧化铝和白炭黑的原料,主要研究结果如下: (1)粉煤灰在球磨机中机械研磨40min后,粒径变小,玻璃体表面坚固保护膜被破坏,其光滑程度降低,反应活性显著提高;研磨后粉煤灰与磨细碳酸钠均匀混合焙烧,可完全破坏粉煤灰中低活性的莫来石、玻璃相结构,使其反应生成高活性的霞石相。实验得到最佳焙烧工艺为:灰碱比为1:0.9,煅烧温度为875℃,煅烧时间为2h; (2)烧结熟料经稀硫酸酸浸,氧化铝溶出率可达95%,通过单因素实验和正交实验得到烧结熟料最佳酸浸工艺为:烧结熟料与3mol/L的稀硫酸按5:1的液固比(体积比)混合、在90"C下恒温酸浸2.5h;酸浸滤液经重结晶2次得到的高纯度硫酸铝晶体在800℃下煅烧2.5h,即可获得γ-Al2O3产品; (3)粉煤灰提铝渣中的硅可在NaOH溶液中反应并以Na2Si03的形式被浸出,通过单因实验和正交实验得到的最佳碱浸工艺为:粉煤灰提铝渣与30%(质量百分浓度)的NaOH溶液按4:1的液固比(体积比)混合,在90℃的碱浸温度下碱浸80min,可达82%的二氧化硅浸出率; (4)所制硅酸钠溶液经分步碳分工艺可制备高纯度沉淀白炭黑,最佳工艺条件为:反应温度为75℃、CO2流速为25mL·min-1、硅酸钠溶液浓度为50g·L-1,一次碳分反应至pH值为10.8时结束,二次碳分反应至pH至为9.3时结束反应。二次碳分产物经水洗干燥后,可得到比表面积为280.2m2/g、DBP吸值为3.56cm3/g的高纯度白炭黑产品。


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