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技術論文

從粉煤灰中提取高純高比表面積SiO2的實驗研究
發(fā)布時間: 2016-04-27 09:57 查看: 1801次
粉煤灰是燃煤電廠排放的較集中的固體廢棄物,不但占用大量的土地,而且污染環(huán)境、影響人類健康。對粉煤灰的綜合利用,具有長遠意義,不但改善了環(huán)境,而且獲得了很高的經(jīng)濟效益。從粉煤灰中提取SiO2是粉煤灰精細化利用的一個重要方面,粉煤灰中SiO2含量一般在33%~60%的范圍內,從粉煤灰中提取的SiO2是以無定型的白炭黑存在的,在工業(yè)上白炭黑具有廣泛的應用。
但是由于粉煤灰的產(chǎn)生過程中各種因素的影響,粉煤灰顆粒的表面光滑,結構比較致密,粉煤灰的化學活性較低。需通過人工手段激發(fā)粉煤灰的潛在活性,才能提高粉煤灰的利用率。本文采用機械磨細和堿性激發(fā)相結合的方法對粉煤灰進行活化,經(jīng)過粉磨后的粉煤灰與碳酸鈉以質量比1∶1混合,在870℃的溫度下煅燒1h,然后用一定濃度的鹽酸溶解活化后的粉煤灰。
本文主要進行了兩個方面的研究:一、機械粉磨時間和機械活化方式對粉煤灰中提取SiO2影響的研究;二、利用凝膠聚沉原理提取SiO2的探索性研究。
通過改變粉磨時間,對經(jīng)不同時間粉磨的粉煤灰進行密度、粒度分布測試分析;對粉磨后的粉煤灰進行煅燒活化和SiO2的溶出實驗,確定粉煤灰機械活化的最佳時間為10 h。采用粉煤灰單獨粉磨活化,粉煤灰、碳酸鈉混合粉磨活化,兩種活化方式進行實驗,結果表明:粉磨時間相同時,后一種方法制得的SiO2純度高于前者。粉磨時間為10h,通過兩種機械活化方式進行活化,得到的SiO2純度分別為96.1%和96.6%。因此,實驗選擇粉煤灰、碳酸鈉混合粉磨的活化方式。
利用凝膠聚沉原理,由于硅酸溶膠帶負電,F(xiàn)e(OH)3溶膠和Al(OH)3溶膠都帶正電,粉煤灰經(jīng)酸溶后,調節(jié)pH值可以使Si、Al、Fe以混合凝膠的形式沉淀。凝膠脫水后,骨架穩(wěn)定,再進行酸溶反應后Al、Fe進入溶液中,SiO2則不溶,達到了提取SiO2的目的。通過實驗確定工藝中的一些基本參數(shù),酸的濃度為3.5 mol/L、凝膠聚沉的最佳pH值為4.5、凝膠的脫水溫度為120℃。然后針對影響SiO2品質的一些因素進行實驗研究,最終制取的SiO2純度為99.4%,比表面積為1181 m2/g,實驗制備了高純高比表面積SiO2。
但是由于粉煤灰的產(chǎn)生過程中各種因素的影響,粉煤灰顆粒的表面光滑,結構比較致密,粉煤灰的化學活性較低。需通過人工手段激發(fā)粉煤灰的潛在活性,才能提高粉煤灰的利用率。本文采用機械磨細和堿性激發(fā)相結合的方法對粉煤灰進行活化,經(jīng)過粉磨后的粉煤灰與碳酸鈉以質量比1∶1混合,在870℃的溫度下煅燒1h,然后用一定濃度的鹽酸溶解活化后的粉煤灰。
本文主要進行了兩個方面的研究:一、機械粉磨時間和機械活化方式對粉煤灰中提取SiO2影響的研究;二、利用凝膠聚沉原理提取SiO2的探索性研究。
通過改變粉磨時間,對經(jīng)不同時間粉磨的粉煤灰進行密度、粒度分布測試分析;對粉磨后的粉煤灰進行煅燒活化和SiO2的溶出實驗,確定粉煤灰機械活化的最佳時間為10 h。采用粉煤灰單獨粉磨活化,粉煤灰、碳酸鈉混合粉磨活化,兩種活化方式進行實驗,結果表明:粉磨時間相同時,后一種方法制得的SiO2純度高于前者。粉磨時間為10h,通過兩種機械活化方式進行活化,得到的SiO2純度分別為96.1%和96.6%。因此,實驗選擇粉煤灰、碳酸鈉混合粉磨的活化方式。
利用凝膠聚沉原理,由于硅酸溶膠帶負電,F(xiàn)e(OH)3溶膠和Al(OH)3溶膠都帶正電,粉煤灰經(jīng)酸溶后,調節(jié)pH值可以使Si、Al、Fe以混合凝膠的形式沉淀。凝膠脫水后,骨架穩(wěn)定,再進行酸溶反應后Al、Fe進入溶液中,SiO2則不溶,達到了提取SiO2的目的。通過實驗確定工藝中的一些基本參數(shù),酸的濃度為3.5 mol/L、凝膠聚沉的最佳pH值為4.5、凝膠的脫水溫度為120℃。然后針對影響SiO2品質的一些因素進行實驗研究,最終制取的SiO2純度為99.4%,比表面積為1181 m2/g,實驗制備了高純高比表面積SiO2。
粉煤灰 白炭黑 二氧化硅 高比表面積 機械活化 凝膠聚沉法
徐傳達 南京工業(yè)大學
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