亞熔鹽法粉煤灰提鋁清潔工藝硫行為研究

【摘要】：粉煤灰是我國(guó)排放量最大的單一固體廢棄物,其堆存造成了嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。我國(guó)西北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的高鋁粉煤灰,儲(chǔ)量豐富,是一種優(yōu)良的非傳統(tǒng)提鋁資源。中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所成功開(kāi)發(fā)了亞熔鹽法粉煤灰提鋁新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高鋁粉煤灰中Al2O3的高效清潔提取。但是,其中硫雜質(zhì)對(duì)新工藝的影響及其控制方法尚不明晰。因此,本文以亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝中雜質(zhì)硫?yàn)檠芯繉?duì)象,開(kāi)展了新工藝中硫行為的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,重點(diǎn)研究了粉煤灰中硫的賦存形態(tài)、亞熔鹽工藝系統(tǒng)中硫酸鈉的出口、Na2SO4在NaOH溶液和鋁酸鈉溶液中的相平衡,以及硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)規(guī)律。論文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性進(jìn)展如下： (1)查明了亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝原料粉煤灰中硫的賦存形態(tài)。研究結(jié)果表明,爐前煤經(jīng)循環(huán)流化床鍋爐燃燒后變?yōu)榉勖夯?其中含硫礦物轉(zhuǎn)化為硫酸鈣和鈣礬石,這與鋁土礦中硫的賦存形態(tài)顯著不同,最終粉煤灰中的硫進(jìn)入亞熔鹽工藝中轉(zhuǎn)化為硫酸鈉； (2)根據(jù)硫酸鈉在亞熔鹽工藝中雜質(zhì)硫的物質(zhì)流分析,確定了硫酸鈉在亞熔鹽工藝系統(tǒng)的出口為即脫鋁渣洗液蒸發(fā)器排鹽和鋁酸鈉溶液脫硅渣; (3)測(cè)定了80℃Na2SO4-NaOH-H2O三元體系相圖以及Na2SO4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度曲線(xiàn),為硫酸鈉的脫除提供了理論依據(jù)基礎(chǔ)。相圖研究結(jié)果表明,Na2SO4在堿溶液中的溶解度隨NaOH濃度增大單調(diào)減小,當(dāng)NaOH濃度達(dá)到33%時(shí),其中Na2SO4的溶解度降低到1%；在NaOH濃度低于72.97%時(shí)所對(duì)應(yīng)的平衡固相是Na2SO4(無(wú)水硫酸鈉),NaOH濃度高于75.80%時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡固相是NaOH。80℃時(shí)Na2SO4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度數(shù)據(jù)表明, Na2SO4在兩個(gè)體系中的溶解度曲線(xiàn)變化趨勢(shì)與氫氧化鈉體系趨勢(shì)相同；氧化鋁的加入對(duì)Na2SO4在NaOH溶液中的溶解度沒(méi)有明顯影響； (4)通過(guò)對(duì)硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的研究,發(fā)現(xiàn)硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中不存在明顯的過(guò)飽和性,建立了亞熔鹽體系中硫酸鈉的脫除方法。通過(guò)鋁酸鈉溶液蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)硫酸鈉的脫除。同時(shí),研究了主要雜質(zhì)二氧化硅和碳酸鈉對(duì)硫酸鈉在鋁酸鈉中結(jié)晶規(guī)律的影響。 【關(guān)鍵詞】：粉煤灰 亞熔鹽法 氧化鋁 硫酸鈉 蒸發(fā)結(jié)晶
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TQ536.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 研究背景15-19
• 1.1.1 粉煤灰概況15-16
• 1.1.2 粉煤灰利用現(xiàn)狀16-17
• 1.1.3 氧化鋁生產(chǎn)現(xiàn)狀17-18
• 1.1.4 粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的進(jìn)展18-19
• 1.1.5 亞熔鹽法粉煤灰提鋁技術(shù)19
• 1.2 氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中硫雜質(zhì)的危害及脫除19-22
• 1.2.1 氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中硫雜質(zhì)的危害19-20
• 1.2.2 氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中硫的脫除方法20-22
• 1.3 本論文的研究目的及主要研究?jī)?nèi)容22-25
• 1.3.1 研究目的22
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 粉煤灰中硫的賦存形態(tài)研究25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器25-26
• 2.2.2 分析方法26-27
• 2.3 爐前煤中硫的賦存形態(tài)研究27-30
• 2.3.1 物相分析28
• 2.3.2 SEM-EDS分析28-29
• 2.3.3 總硫及無(wú)機(jī)硫分析29-30
• 2.4 粉煤灰中硫的賦存形態(tài)研究30-34
• 2.4.1 化學(xué)組成分析30-31
• 2.4.2 物相分析31-32
• 2.4.3 煤燃燒過(guò)程含硫物相的轉(zhuǎn)變分析32-33
• 2.4.4 SEM-EDS分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝中硫的物質(zhì)流分析35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器35-36
• 3.2.2 分析方法36-37
• 3.2.3 亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝中主要成分分析過(guò)程37-38
• 3.3 硫的物質(zhì)流動(dòng)規(guī)律研究38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 硫酸鈉在體系中相平衡規(guī)律研究43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 水鹽體系相平衡研究方法43-45
• 4.2.1 溶解度研究方法43-44
• 4.2.2 平衡固相的鑒定方法44-45
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法45-48
• 4.3.1 主要試劑與儀器45-46
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備46
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟46-47
• 4.3.4 分析方法47-48
• 4.4 Na_2SO_4-NaOH-H_2O三元系相圖48-55
• 4.4.1 80℃時(shí)Na_2SO_4-NaOH-H_2O三元系相圖48-50
• 4.4.2 80℃時(shí)Na_2SO_4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度測(cè)定50-52
• 4.4.3 80℃時(shí)Na_2SO_4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度與三元體系中Na_2SO_4溶解度對(duì)比52-53
• 4.4.4 80℃時(shí)Na_2SO_4在苛性比為12和15的鋁酸鈉中的溶解度與75℃時(shí)Na_2SO_4在苛性比為3.6的鋁酸鈉溶液中溶解度的對(duì)比53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第五章 亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝脫硫方法研究57-87
• 5.1 引言57
• 5.2 研究方法57-58
• 5.3 實(shí)驗(yàn)部分58-61
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器58-59
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置59-60
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟60-61
• 5.3.4 分析及表征61
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論61-84
• 5.4.1 硫酸鈉結(jié)晶過(guò)程過(guò)飽和性研究61-64
• 5.4.2 硅雜質(zhì)對(duì)硫酸鈉結(jié)晶規(guī)律的影響64-74
• 5.4.3 碳酸鈉對(duì)硫酸鈉結(jié)晶規(guī)律的影響74-84
• 5.5 亞熔鹽提鋁工藝硫酸鈉排鹽方法84
• 5.6 本章小結(jié)84-87
• 第六章 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-97
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介97-98
• 附件98-99

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論鋁酸鈉溶液碳酸化分解時(shí)氫氧化鋁的析出機(jī)理    M.H.Cмирнов;程鵬遠(yuǎn);

拉曼光譜儀在過(guò)飽和鋁酸鈉溶液結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用    尹建國(guó);李旺興;尹中林;蘇趙輝;

二水硫酸鈣對(duì)鋁酸鈉溶液脫硅動(dòng)力學(xué)的影響    翟坤明;馬家玉;李志寶;密建國(guó);

鋁酸鈉溶液中超聲誘致自由基的檢測(cè)    張牧群;尹周瀾;陳啟元;

鋁酸鈉和含硅鋁酸鈉溶液結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究    翟玉春;田彥文;王雅靜;劉連利;

鋁酸鈉溶液種分過(guò)程的粒度變化規(guī)律研究    陳國(guó)輝;陳啟元;尹周瀾;

鋁酸鈉溶液附聚過(guò)程中的粒度信息分析    李旺興;尹建國(guó);陳啟元;尹周瀾;

超聲場(chǎng)強(qiáng)化鋁酸鈉溶液種分過(guò)程的理論研究    尹周瀾;花書(shū)貴;張牧群;李潔;陳啟元;

沉淀法從拜耳法鋁酸鈉溶液中分離釩    陳肖虎;陳穎;薛安;王克功;

鋁酸鈉溶液中Al(OH)_3析晶反應(yīng)的熱力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)    丁宏婭;馬鴻文;

高錳酸鉀容量法測(cè)定鋁酸鈉溶液中有機(jī)物的方法探討    張愛(ài)芬;

兩項(xiàng)成果達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平    胡玉州 肖明

中鋁貴州分公司依靠自主創(chuàng)新節(jié)能增效    姜文卓

創(chuàng)精品工程 做優(yōu)秀企業(yè)公民    黃秀發(fā)

心系企業(yè) 鐘情創(chuàng)新    張開(kāi)亮　葛軍 劉麗娟

“四化”融入生產(chǎn) 書(shū)寫(xiě)首季喜報(bào)    孔祥海 石曉慧

前景廣闊的新型蒸發(fā)防垢節(jié)能技術(shù)    杜啟忠 李永新

首次榮獲國(guó)優(yōu)工程稱(chēng)號(hào)    鄧廣順 張艷華

兩項(xiàng)成果獲科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)    金明爽 李艷

熔鹽太陽(yáng)能儲(chǔ)存項(xiàng)目到底值不值？    馬克·鞏特爾　王曉蘇 編譯

五年改制路漫漫一路高歌唱大風(fēng)    胡俊

晶種分解過(guò)程中鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)演變    王丹琴

含羧基結(jié)晶助劑對(duì)過(guò)飽和鋁酸鈉溶液種分過(guò)程的影響及機(jī)理研究    呂保林

鋁酸鈉溶液晶種分解附聚過(guò)程及其強(qiáng)化的研究    劉戰(zhàn)偉

超聲波強(qiáng)化鋁酸鈉溶液分解過(guò)程機(jī)理的研究    劉吉波

過(guò)飽和鋁酸鈉溶液結(jié)構(gòu)及分解機(jī)理的研究    李潔

鉀離子對(duì)鋁酸鈉溶液種分過(guò)程影響的研究    陳金清

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滲透系數(shù)和活度系數(shù)的等壓法測(cè)定及其在鋁酸鈉溶液體系中的應(yīng)用    周俊

鋁酸鈉溶液晶種分解過(guò)程中多相流動(dòng)的數(shù)值模擬研究    閆紅杰

鋁酸鈉溶液分解產(chǎn)品粒度周期性細(xì)化的規(guī)律及防治研究    吳玉勝

亞熔鹽法粉煤灰提鋁清潔工藝硫行為研究    丁愛(ài)娟

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