本文主要研究内容
作者汪泽华（2019）在《亚熔盐法粉煤灰提铝渣资源化利用应用基础研究》一文中研究指出：我国高铝粉煤灰年产量约2500万t,基本处于堆存状态,造成资源巨大浪费及环境严重污染,亟待资源化利用。亚熔盐法高铝粉煤灰提取氧化铝技术可实现氧化铝的高效提取,应用前景广阔。本论文围绕亚熔盐法高铝粉煤灰提铝渣的资源化利用,以硅组分的资源化利用为目标,开展了粉煤灰硅组分形态变化、提铝渣分解转化、水化硅酸钙新材料制备等应用基础研究,取得如下创新性成果:(1)首次系统研究了不同煤在不同压力下燃烧产生粉煤灰的组分变化规律。在相同燃烧条件下,美国PRB次烟煤燃烧产生的亚微米颗粒(0～500 nm)的峰值粒径和峰值数浓度最大,分别为44.5 nm和6.29×107#/cm3;印度Chandrapur褐煤次之,分别为30.0 nm和4.12×107#/cm3;中国山西褐煤最小,分别为13.6 nm和1.78×106#/cm3。增大压力,三种不同煤燃烧产生的亚微米颗粒的峰值粒径逐渐增大,而峰值数浓度逐渐减小。美国PRB粉煤灰矿相主要包含石英、硬石膏、石灰和赤铁矿,其Ca含量较大。印度Chandrapur和中国山西粉煤灰矿相都主要包含石英和莫来石;印度Chandrapur粉煤灰的Si含量最大,而中国山西粉煤灰的Al含量最大。此外,增大压力,较易挥发的物质(Na、Mg、Fe和Ca)富集于亚微米颗粒中,而较难挥发的物质(Si和Al)也会部分转至亚微米颗粒中。(2)阐明了粒度和包覆效应对高铝粉煤灰提铝渣在氢氧化钠稀溶液中分解转化为水化硅酸钙的影响规律和反应机理。通过减小提铝渣粒度,可以显著改善其分解转化率,降低产物的Na2O含量,提铝渣粒度由50-74 μm减小至50 μm以下时,产物Na2O含量可由6.30 wt%降至2.44 wt%。揭示了提铝渣(NaCaHSiO4)分解反应的反应机理符合未反应缩核模型。通过动力学研究发现粒度大的提铝渣分解反应主要为产物层扩散控制,而粒度小的提铝渣分解反应主要为化学反应控制,表明通过减小粒度,可以减弱包覆效应和产物层扩散的影响,从而明显增大提铝渣的分解转化率,并显著减小产物的Na2O含量。(3)提出了高铝粉煤灰提铝渣在碳酸钠浓溶液中分解转化新思路,获得了优化反应条件,并揭示了其分解转化规律。在反应温度为180 ℃,Na2CO3浓度为170 g/L,液固比为10 mL/g,反应时间为2h的优化条件下,产物的Na2O含量为1.02 wt%,低于NaOH稀溶液分解转化提铝渣的产物Na2O含量(>2 wt%)。反应溶液的液固比为10 mL/g,反应后的溶液具有更高的Na2O浓度(100 g/L),与NaOH稀溶液工艺相比,Na2C03浓溶液工艺在Na+循环至亚熔盐法提取氧化铝工艺(Na2O浓度为500 g/L)时,生产每吨氧化铝碱循环部分的水蒸发量由约30 m3降低至约15 m3,碱液蒸发浓度比值从25降低至5,能耗大大降低。(4)建立了水化硅酸钙性能调控新方法。Ca/Si(Ca和Si的摩尔比)由0.8增大至1.4,托贝莫来石的衍射峰强度减弱,产物的Na2O含量由0.80 wt%减小至0.48 wt%,托贝莫来石硅酸盐链的聚合度减小,形成更多碎片状产物,颗粒变松散,孔隙率增大,产物的导热系数减小。Al/Si(Al和Si的摩尔比)由0.05增大至0.20,含铝托贝莫来石的衍射峰强度增强,铝嵌入到托贝莫来石的硅酸盐链结构中使其聚合度增大,更多的A13+取代Si4+引起更高的电荷逆差导致吸附或者键合更多的Na+来平衡电荷,产物的Na2O含量由0.73 wt%增大至1.82 wt%,产物中纤维数量增多,孔隙率增大,产物的导热系数减小。(5)以粉煤灰提铝渣为原料制备了细长纳米纤维缠绕的变针硅钙石型水化硅酸钙,成型为绝热材料后,其密度小至157.16 kg/m3,孔隙率高达93.56%,而导热系数小至0.0473 W/(m·K),优于国标GB/T 10699-2015中170号(密度≤170 kg/m3)的导热系数要求(≤0.058 W/(m·K))。此外,以粉煤灰提铝渣制备了托贝莫来石型水化硅酸钙绝热材料产品,其导热系数为0.0586 W/(m·K),优于国标GB/T 10699-2015中相应导热系数要求(≤0.065 W/(m·K))。(6)以纤维状含铝托贝莫来石型水化硅酸钙为主要原料,制备了新型免蒸压纤维增强硅酸钙板产品。纤维增强硅酸钙板的优化制备条件为成型压力45 MPa,纸浆纤维掺量5 wt%和水泥掺量20 wt%。优化条件制备的纤维增强硅酸钙板的抗折强度和导热系数分别为10.55 MPa和0.2424 W/(m·K),优于国标JC/T 564.1-2008中相应性能要求。明晰了其增韧机理是纤维和基质间存在良好的粘附和渗透,水泥粒子均匀填充于硅酸钙板的孔隙,并且水泥的固化作用增强了纤维和基质间的粘结性,增大了抵抗剪切破坏力和弯曲力的能力。
Abstract
wo guo gao lv fen mei hui nian chan liang yao 2500mo t,ji ben chu yu dui cun zhuang tai ,zao cheng zi yuan ju da lang fei ji huan jing yan chong wu ran ,ji dai zi yuan hua li yong 。ya rong yan fa gao lv fen mei hui di qu yang hua lv ji shu ke shi xian yang hua lv de gao xiao di qu ,ying yong qian jing an kuo 。ben lun wen wei rao ya rong yan fa gao lv fen mei hui di lv zha de zi yuan hua li yong ,yi gui zu fen de zi yuan hua li yong wei mu biao ,kai zhan le fen mei hui gui zu fen xing tai bian hua 、di lv zha fen jie zhuai hua 、shui hua gui suan gai xin cai liao zhi bei deng ying yong ji chu yan jiu ,qu de ru xia chuang xin xing cheng guo :(1)shou ci ji tong yan jiu le bu tong mei zai bu tong ya li xia ran shao chan sheng fen mei hui de zu fen bian hua gui lv 。zai xiang tong ran shao tiao jian xia ,mei guo PRBci yan mei ran shao chan sheng de ya wei mi ke li (0～500 nm)de feng zhi li jing he feng zhi shu nong du zui da ,fen bie wei 44.5 nmhe 6.29×107#/cm3;yin du Chandrapurhe mei ci zhi ,fen bie wei 30.0 nmhe 4.12×107#/cm3;zhong guo shan xi he mei zui xiao ,fen bie wei 13.6 nmhe 1.78×106#/cm3。zeng da ya li ,san chong bu tong mei ran shao chan sheng de ya wei mi ke li de feng zhi li jing zhu jian zeng da ,er feng zhi shu nong du zhu jian jian xiao 。mei guo PRBfen mei hui kuang xiang zhu yao bao han dan ying 、ying dan gao 、dan hui he chi tie kuang ,ji Cahan liang jiao da 。yin du Chandrapurhe zhong guo shan xi fen mei hui kuang xiang dou zhu yao bao han dan ying he mo lai dan ;yin du Chandrapurfen mei hui de Sihan liang zui da ,er zhong guo shan xi fen mei hui de Alhan liang zui da 。ci wai ,zeng da ya li ,jiao yi hui fa de wu zhi (Na、Mg、Fehe Ca)fu ji yu ya wei mi ke li zhong ,er jiao nan hui fa de wu zhi (Sihe Al)ye hui bu fen zhuai zhi ya wei mi ke li zhong 。(2)chan ming le li du he bao fu xiao ying dui gao lv fen mei hui di lv zha zai qing yang hua na xi rong ye zhong fen jie zhuai hua wei shui hua gui suan gai de ying xiang gui lv he fan ying ji li 。tong guo jian xiao di lv zha li du ,ke yi xian zhe gai shan ji fen jie zhuai hua lv ,jiang di chan wu de Na2Ohan liang ,di lv zha li du you 50-74 μmjian xiao zhi 50 μmyi xia shi ,chan wu Na2Ohan liang ke you 6.30 wt%jiang zhi 2.44 wt%。jie shi le di lv zha (NaCaHSiO4)fen jie fan ying de fan ying ji li fu ge wei fan ying su he mo xing 。tong guo dong li xue yan jiu fa xian li du da de di lv zha fen jie fan ying zhu yao wei chan wu ceng kuo san kong zhi ,er li du xiao de di lv zha fen jie fan ying zhu yao wei hua xue fan ying kong zhi ,biao ming tong guo jian xiao li du ,ke yi jian ruo bao fu xiao ying he chan wu ceng kuo san de ying xiang ,cong er ming xian zeng da di lv zha de fen jie zhuai hua lv ,bing xian zhe jian xiao chan wu de Na2Ohan liang 。(3)di chu le gao lv fen mei hui di lv zha zai tan suan na nong rong ye zhong fen jie zhuai hua xin sai lu ,huo de le you hua fan ying tiao jian ,bing jie shi le ji fen jie zhuai hua gui lv 。zai fan ying wen du wei 180 ℃,Na2CO3nong du wei 170 g/L,ye gu bi wei 10 mL/g,fan ying shi jian wei 2hde you hua tiao jian xia ,chan wu de Na2Ohan liang wei 1.02 wt%,di yu NaOHxi rong ye fen jie zhuai hua di lv zha de chan wu Na2Ohan liang (>2 wt%)。fan ying rong ye de ye gu bi wei 10 mL/g,fan ying hou de rong ye ju you geng gao de Na2Onong du (100 g/L),yu NaOHxi rong ye gong yi xiang bi ,Na2C03nong rong ye gong yi zai Na+xun huan zhi ya rong yan fa di qu yang hua lv gong yi (Na2Onong du wei 500 g/L)shi ,sheng chan mei dun yang hua lv jian xun huan bu fen de shui zheng fa liang you yao 30 m3jiang di zhi yao 15 m3,jian ye zheng fa nong du bi zhi cong 25jiang di zhi 5,neng hao da da jiang di 。(4)jian li le shui hua gui suan gai xing neng diao kong xin fang fa 。Ca/Si(Cahe Side ma er bi )you 0.8zeng da zhi 1.4,tuo bei mo lai dan de yan she feng jiang du jian ruo ,chan wu de Na2Ohan liang you 0.80 wt%jian xiao zhi 0.48 wt%,tuo bei mo lai dan gui suan yan lian de ju ge du jian xiao ,xing cheng geng duo sui pian zhuang chan wu ,ke li bian song san ,kong xi lv zeng da ,chan wu de dao re ji shu jian xiao 。Al/Si(Alhe Side ma er bi )you 0.05zeng da zhi 0.20,han lv tuo bei mo lai dan de yan she feng jiang du zeng jiang ,lv qian ru dao tuo bei mo lai dan de gui suan yan lian jie gou zhong shi ji ju ge du zeng da ,geng duo de A13+qu dai Si4+yin qi geng gao de dian he ni cha dao zhi xi fu huo zhe jian ge geng duo de Na+lai ping heng dian he ,chan wu de Na2Ohan liang you 0.73 wt%zeng da zhi 1.82 wt%,chan wu zhong qian wei shu liang zeng duo ,kong xi lv zeng da ,chan wu de dao re ji shu jian xiao 。(5)yi fen mei hui di lv zha wei yuan liao zhi bei le xi chang na mi qian wei chan rao de bian zhen gui gai dan xing shui hua gui suan gai ,cheng xing wei jue re cai liao hou ,ji mi du xiao zhi 157.16 kg/m3,kong xi lv gao da 93.56%,er dao re ji shu xiao zhi 0.0473 W/(m·K),you yu guo biao GB/T 10699-2015zhong 170hao (mi du ≤170 kg/m3)de dao re ji shu yao qiu (≤0.058 W/(m·K))。ci wai ,yi fen mei hui di lv zha zhi bei le tuo bei mo lai dan xing shui hua gui suan gai jue re cai liao chan pin ,ji dao re ji shu wei 0.0586 W/(m·K),you yu guo biao GB/T 10699-2015zhong xiang ying dao re ji shu yao qiu (≤0.065 W/(m·K))。(6)yi qian wei zhuang han lv tuo bei mo lai dan xing shui hua gui suan gai wei zhu yao yuan liao ,zhi bei le xin xing mian zheng ya qian wei zeng jiang gui suan gai ban chan pin 。qian wei zeng jiang gui suan gai ban de you hua zhi bei tiao jian wei cheng xing ya li 45 MPa,zhi jiang qian wei can liang 5 wt%he shui ni can liang 20 wt%。you hua tiao jian zhi bei de qian wei zeng jiang gui suan gai ban de kang she jiang du he dao re ji shu fen bie wei 10.55 MPahe 0.2424 W/(m·K),you yu guo biao JC/T 564.1-2008zhong xiang ying xing neng yao qiu 。ming xi le ji zeng ren ji li shi qian wei he ji zhi jian cun zai liang hao de nian fu he shen tou ,shui ni li zi jun yun tian chong yu gui suan gai ban de kong xi ,bing ju shui ni de gu hua zuo yong zeng jiang le qian wei he ji zhi jian de nian jie xing ,zeng da le di kang jian qie po huai li he wan qu li de neng li 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)的汪泽华，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文，是一篇关于粉煤灰论文,高铝粉煤灰提铝渣论文,水化硅酸钙论文,绝热材料论文,硅酸钙板论文,中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：粉煤灰论文; 高铝粉煤灰提铝渣论文; 水化硅酸钙论文; 绝热材料论文; 硅酸钙板论文; 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文;