2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近十年來,煙氣脫硫工程的大規(guī)模集中建設(shè)產(chǎn)出了大量的脫硫副產(chǎn)物,其成分主要為脫硫石膏(二水石膏,DH)。脫硫石膏如不進行妥善處置和綜合利用,則勢必成為固體廢物,并可能給環(huán)境帶來二次污染。因此,大量脫硫石膏的有效資源化利用已成為我國亟待解決的環(huán)境問題。研發(fā)脫硫石膏綜合利用的新技術(shù),尤其是開發(fā)生產(chǎn)具有較高附加值石膏產(chǎn)品的脫硫工程配套技術(shù)甚為必要,而制備高強度α-半水石膏(α-HH)就是一項較有前景的技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的制備α-HH的“蒸壓法”工

2、藝,常壓鹽溶液法工藝具有反應(yīng)條件溫和、能耗較低的優(yōu)點。研究常壓鹽溶液中脫硫石膏轉(zhuǎn)化制備α-HH的結(jié)晶過程機理,解決常壓鹽溶液法技術(shù)中的一些理論問題及關(guān)鍵技術(shù),具有重要的理論和應(yīng)用價值。本論文研究了常壓鹽溶液中CaSO4各相的相變規(guī)律,著重研究了鹽溶液中脫硫石膏/DH轉(zhuǎn)化為α-HH的結(jié)晶過程和產(chǎn)物特征,并實施了中試。
   為闡明CaSO4各相在KCl溶液中的相變行為,采用溶解平衡法測定了85-100℃下DH、α-HH和難溶無水石

3、膏(AHⅡ)在0.0-18.0Wt%KCl溶液中的溶解度。結(jié)果表明,CaSO4各相的溶解度變化取決于KCl溶液的濃度和溫度,AH相具有最小的溶解度。因此,DH和α-HH遵循溶解—重結(jié)晶機理,直接轉(zhuǎn)化為AH或通過形成一定的中間相間接轉(zhuǎn)化為AH。由于多鈣鉀石膏復(fù)鹽的生成,高濃度KCl溶液作為DH轉(zhuǎn)化介質(zhì)不利于α-HH的制備。
   在常壓Ca2+-Mg2+-K+的混合鹽溶液中,控制適宜的條件,可將脫硫石膏脫水轉(zhuǎn)化為α-HH,該過程是

4、通過溶解—重結(jié)晶方式完成。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn),制備得到的α-HH晶體具有片束和針束狀的微觀結(jié)構(gòu)和沿c軸方向優(yōu)勢生長的特點。脫硫石膏轉(zhuǎn)化過程中,鹽溶液體系中的K+離子低濃度時表現(xiàn)為促進作用,高濃度時則表現(xiàn)為抑制作用并導(dǎo)致無水石膏生成。K+離子可能是通過晶面的選擇性吸附對α-HH晶體的形貌產(chǎn)生顯著影響。
   采用自發(fā)沉淀法研究了α-HH在CaCl2鹽溶液中的成核動力學(xué)。較低過飽和比條件下,Mg2+離子增大α-HH與CaCl2鹽溶液

5、的界面張力,同時吸附在α-HH晶核的表面活性位使之失活,從而抑制α-HH的成核動力學(xué)。過飽和比超過3.0時,高濃度的Mg2+離子則可能通過增大局部過飽和度和加快表面反應(yīng)進程而促進α-HH的結(jié)晶沉淀。K+離子影響α-HH在CaCl2鹽溶液中的溶解度,提高界面張力,從而抑制α-HH的成核過程。
   在80-100℃的CaCl2溶液中,α-HH生長速率方程的級數(shù)為2.0左右,晶體生長過程可能受生長單元表面整合反應(yīng)控制。低濃度Mg2+

6、離子抑制α-HH晶體生長,而高濃度的Mg2+離子則可能通過提高α-HH在體系的實際過飽和度促進α-HH晶體的生長。盡管K+離子的引入增加了體系的界面張力,但α-HH晶體的生長速率卻提高了,這可能與K+離子對α-HH表面反應(yīng)基本環(huán)節(jié)的促進有關(guān)。α-HH晶體在Ca2+-Mg2+-K+的混合鹽溶液介質(zhì)中生長的活化能為40kJ/mol。在規(guī)模為500-1000kg/釜的中試裝置上,驗證了鹽溶液中脫硫石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化為α-HH的實驗室研究成果。結(jié)果表

7、明,利用Ca2+-Mg2+-K+的混合鹽溶液介質(zhì),脫硫石膏能夠在2-10h內(nèi)完全轉(zhuǎn)化為α-HH,投加適量的晶種可壓縮成核階段,有利于縮短脫硫石膏制備α-HH的時間。Ca2+-Mg2+-K+的混合鹽溶液是脫硫石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化為α-HH的介質(zhì),也構(gòu)成了鹽溶液法工藝的主要成本。中試表明,連續(xù)回用鹽溶液對工藝運行和產(chǎn)品質(zhì)量沒有明顯的不利影響,因而可以有效降低鹽溶液法的成本。中試初步制備的產(chǎn)品強度性能測定結(jié)果表明,產(chǎn)品抗折性能優(yōu)于行業(yè)標準最高等級(α

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