粉煤灰銨鹽焙燒生態(tài)化利用工藝技術(shù)研究.pdf

1、本文對(duì)內(nèi)蒙古中部大唐國(guó)際發(fā)電機(jī)組粉煤灰樣品進(jìn)行了礦物學(xué)屬性研究與資源化處理?；诜勖夯抑懈缓?Al2O3、SiO2有價(jià)組分，本文從粉煤灰的工藝礦物學(xué)與晶體結(jié)構(gòu)研究入手，以硅、鋁組分分步提取利用為理念，以納米粉體制備技術(shù)與水熱法制備技術(shù)為手段，針對(duì)礦物相的酸堿特性，設(shè)計(jì)了“硫酸/硫酸銨混合助劑焙燒-水浸工藝”，旨在實(shí)現(xiàn)粉煤灰中的Si、Al組分分離，并解釋焙燒處理制度對(duì)粉煤灰微觀結(jié)構(gòu)以及物化性質(zhì)的影響。采用“霧化-超聲輔助均勻沉淀法”處理分

2、離后轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4Al(SO4)2的Al組分，制備納米級(jí)α-Al2O3，對(duì)各中間產(chǎn)物進(jìn)行分析和表征，旨在研究化學(xué)過程反應(yīng)屬性和納米產(chǎn)物的形成機(jī)理。最后，以分離后的非晶態(tài) Si組分為原料，通過“水熱法”制備鋁代托貝莫來石型硅酸鈣材料，旨在探求主要實(shí)驗(yàn)因素對(duì)熔渣體系轉(zhuǎn)變成不同類型的硅鋁酸鹽的影響；分離提取粉煤灰中的有價(jià)組分并制備相應(yīng)的化工粉體，以期為粉煤灰的資源化利用提供借鑒。
　　結(jié)合理論分析，采用多種分析測(cè)試手段對(duì)樣品粉煤灰進(jìn)行了

3、較為系統(tǒng)的礦物學(xué)研究，查明粉煤灰樣品的主要化學(xué)組分和有價(jià)組分的賦存狀態(tài)，該樣品粉煤灰 Al2O3含量達(dá)到39％以上，其中主要的礦物相為賦存于空心玻璃體表面或與玻璃體包覆共生的莫來石相；莫來石結(jié)晶礦物化學(xué)活性較低和非晶態(tài)玻璃體的包裹是阻礙 Al2O3組分的提取的主要原因。通過粉煤灰與硫酸/硫酸銨混合焙燒－水浸法破壞莫來石結(jié)構(gòu)分離 Al2O3，研究焙燒助劑、焙燒溫度、焙燒時(shí)間對(duì)鋁浸取率的影響，提取 Al的同時(shí)最大程度上保留非晶態(tài) SiO2；

4、焙燒-水浸得到精制 NH4Al(SO4)2溶液通過霧化超聲法制備納米級(jí)α-Al2O3，研究滴加順序、體系 pH值、超聲頻率、煅燒溫度對(duì)粉體性質(zhì)及團(tuán)聚效果的影響；以非晶態(tài) SiO2為硅源水熱合成鋁代托貝莫來石型硅酸鈣材料，獲取最優(yōu)工藝條件的同時(shí)，結(jié)合反應(yīng)過程中的物相、微觀形貌變化探求晶體生長(zhǎng)機(jī)理。
　　以 H2SO4、(NH4)2SO4按比例混合作為助劑對(duì)粉煤灰進(jìn)行焙燒-水浸處理可以提取粉煤灰中84.7%的Al組分，混合助劑可以破壞

5、非晶玻璃體的三維結(jié)構(gòu)將粉煤灰中的Al組分轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4Al(SO4)2的形式釋放出來，伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行，玻璃體結(jié)構(gòu)部分坍縮，非晶態(tài) SiO2的結(jié)構(gòu)組元得到保留，最優(yōu)反應(yīng)條件為：n(SO42-):n(Al2O3)=4:1，混合助劑中 n[H2SO4]: n[(NH4)2SO4]=1.5，400℃焙燒2h，升溫速率7℃/min；浸取溫度80℃，溶出時(shí)間1h，液固比20ml/g；以富含 NH4Al(SO4)2的水浸液為原料，利用霧化共沉淀法合

6、成 NH4AlO(OH) HCO3(AACH)沉淀，并在共沉淀過程當(dāng)中加以超聲輻射輔助分散，結(jié)果表明：NH4Al(SO4)2以氣溶膠的形式進(jìn)入 NH4HCO3體系中可以保證 Al3+優(yōu)先沉淀，霧化進(jìn)樣使反應(yīng)體系更易爆發(fā)成核，有利于生成尺寸較小的顆粒，超聲波的引入可以防止顆粒團(tuán)聚，隨著超聲功率的提高，合成的AACH粒徑呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢(shì)，原因?yàn)槌暡ǖ目栈饔盟a(chǎn)生的二級(jí)沖擊波和微射流將對(duì)粗晶粒進(jìn)行破碎，但功率過大將導(dǎo)致能量集中，從而

7、增大顆粒的碰撞幾率，導(dǎo)致粒徑的增大；提取鋁組分后富含非晶態(tài) SiO2的殘?jiān)鼮樵希紫日{(diào)配 CaO-Al2O3-SiO2-H2O體系凝膠，在最佳條件下制備出了鋁代托貝莫來石并深入研究其形成機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)：在水熱反應(yīng)環(huán)境下，由 Al(OH)4-、(SO42-)、Ca(H2O)5(OH)2+形成的凝膠不斷晶化，隨著體系溫度的不斷升高，在形成的鋁代托貝莫來石結(jié)構(gòu)當(dāng)中發(fā)生了 Al對(duì) Si取代，當(dāng)反應(yīng)溫度繼續(xù)增大時(shí)，鋁代托貝莫來石進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為加藤