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文檔簡介
1、煤炭是我國最豐富的一次能源,占據我國能源生產和消費總量的70%以上。國內大規(guī)模的產業(yè)建設帶動了火電行業(yè)飛速發(fā)展,隨之而來的煤灰渣的排放量也與日俱增。煤灰的大量堆積不僅占用土地,還帶來許多環(huán)境問題。然而,煤灰中最主要的元素為硅和鋁,若采取有效的工藝方法提取出來,不僅解決了環(huán)境問題,而且?guī)砹私洕鷥r值。結合浙江大學熱能工程研究所提出的煤炭分級轉化梯級利用技術,充分發(fā)掘煤炭的能源特點與資源屬性,實現(xiàn)資源的高附加值利用。本文提出了煤灰渣酸浸提鋁
2、殘渣制備納米白炭黑產品的工藝,并展開了相關試驗研究:
首先用硫酸在合適條件下酸浸溶出灰渣中的鋁元素制取Al2O3,留下富含硅元素的殘渣。碳酸鈉與酸浸渣在高溫下焙燒,對酸浸渣-Na2CO3體系燒結過程進行熱力學分析和計算,通過設計正交試驗,初步確定了焙燒條件。再經過單因素試驗,分別討論焙燒溫度、Na2CO3配比、保溫時間和升溫方式對二氧化硅溶出率的影響。實驗結果表明:在焙燒溫度1153 K、焙燒時間1.5 h、m1(酸浸渣):m
3、2(碳酸鈉)為2:2.90條件下,反應條件最佳,酸浸渣中二氧化硅的溶出率可達到85.88%。
隨后對酸浸渣-Na2CO3體系的熱分解過程進行動力學研究,結果表明該過程符合 Crank-Ginstling-Braunshtein方程,經試驗數(shù)據計算,反應的表觀活化能為156.46 kJ/mol。焙燒后產物經100℃水浸可溶出85%以上的硅,并得到一定濃度的硅酸鈉溶液。水浸殘渣中含有無定型態(tài)的硅和鋁元素,亦可考慮二次提鋁和提硅,最
4、終實現(xiàn)對煤灰中硅鋁資源的綜合和精細化利用。
硅酸鈉溶液碳分法制備納米白炭黑試驗中,通過單因素法,對影響產品性能的制備因素進行探究,得到制備納米白炭黑的最佳反應條件:SiO2質量分數(shù)取2%,CO2通氣速率0.5min-1,溶液反應溫度65~75℃,反應終點PH=8,陳化時間2 h。過濾洗滌后再經共沸蒸餾干燥并120℃烘干后,可制備比表面積250 m2/g左右的疏松狀納米白炭黑產品。
加入一定量的添加劑可以顯著改變顆粒的
5、表面狀態(tài),減少一次粒子團聚,改善體系的分散性和穩(wěn)定性。在合理的制備條件下,加入質量分數(shù)1%的聚乙二醇10000表面活性劑和質量分數(shù)1%的氯化鈉分散劑效果最佳,制備的SiO2粒子尺寸小,粒徑20 nm左右,一次粒子分布均勻且團聚體較小,分散性最佳。制備的納米白炭黑產品符合HG/T3061-2009中的A類標準,納米白炭黑產品的SiO2含量達92.34%,吸油值達到3.10 ml/g。
煤灰酸浸提鋁殘渣制備納米白炭黑工藝,不僅基本
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