中国铝资源与高铝粉煤灰提取氧化铝研究进展

针对中国铝土矿资源不足的状况,利用高铝粉煤灰生产氧化铝不仅有望缓解铝资源的不足,而且可减少粉煤灰对大气、水体的污染和大量土地资源的占用。高铝粉煤灰提取氧化铝技术主要包括酸法、碱法和酸碱联合法。采用碱法提取氧化铝技术,具有对设备腐蚀性小,与现有氧化铝生产设备相容性好,对水体和空气不产生二次污染等优势。与石灰石烧结法和预脱硅碱石灰烧结法等代表性碱法技术相比,采用预脱硅低钙烧结法制备氧化铝技术,处理物料总量、一次性资源消耗量和CO2排放量,分别减少22.1%～52.4%、24.6%～52.0%、20.0%～66.2%;综合耗能降低16.4%～36.3%;剩余硅钙固体排放量减少27.5%～71.5%。因此,预脱硅低钙烧结法技术在物耗、能耗、环境相容性和产品方案等方面均有明显优势,符合高效节能和清洁生产的要求,有望实现高铝粉煤灰生产氧化铝的完全资源化利用。     

活化粉煤灰抑制高矿化度水泥土膨胀的研究

水泥土可用做软土地基处理。在高矿化度水环境中,SO42-与水泥水化产生的AlO3-、Ca2+反应生成大量钙矾石(3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O)而引起水泥土膨胀破坏,使水泥土加固体强度降低。加入水泥土中的活化粉煤灰,释放出活性二氧化硅,增加了水泥土中SiO32-的浓度,使生成反应向有利于生成硅酸钙（CSH）的方向发展,减少了Ca2+与SO42-、AlO3- 反应,并生成钙矾石的机率,从而对水泥土的膨胀起到了一定的抑制作用。抑制水泥土膨胀的机理,改变离子浓度,控制化合物的生成方向、微粒充填界面效应。粉煤灰被活化的机理是以粉状硅酸钠为主剂的材料,突破了粉煤灰网络聚合度高的表层,使其内部的活性物质得以释放。     

碱活化条件对粉煤灰合成不同类型沸石的影响

用高硅铝比粉煤灰水热合成Y型、P型和HS型沸石。讨论了碱活化粉煤灰的条件,包括焙烧方法、碱灰比和碱度对合成产物的影响。XRD分析表明:碱活化条件将直接影响沸石的晶型、晶粒尺寸和相对含量。采用620℃低温、两次短时间焙烧工艺明显地改善了活化效果。研究同时发现,低碱灰比和碱度条件下生成P型沸石;高碱灰比和碱度条件下生成HS沸石;Y型沸石的生成条件介于二者之间。合成产物纯度高,结晶好,具有高的阳离子交换容量。     

利用粉煤灰制备高纯氧化铝纳米粉体的研究

地球资源的充分利用已成为当今人们普遍关注的问题之一。采用苏打(Na2CO3)焙烧沥滤工艺从粉煤灰烧结料浸出液中制取了高纯超细氢氧化铝,进而通过控制煅烧制得氧化铝纳米粉体。对制备氧化铝的活化过程、浸出过程和煅烧过程的化学原理与工艺控制进行了研究与分析,确定了制备高纯氧化铝纳米粉体的较佳实验条件和工艺参数。应用XRD、TEM、BET和ICP等微观分析手段对所得Al2O3 的形态、结构和纯度进行了表征。结果表明:焙烧、水煮粉煤灰和Na2CO3,并精确调节溶出液的pH值,可使超细的氢氧化铝沉淀析出。在85 ℃充分干燥后,分别于800 ℃、1 100 ℃煅烧2 h,得到晶型结构分别为γAl2O3 和αAl2O3 的氧化铝纳米粉体,其形态为纤维状和球状,比表面积分别为238.9 m2/g和16.82 m2/g,平均粒径为20~40 nm,纯度大于99.9%。     

改良酸碱联合法利用高铝粉煤灰制备氧化铝的实验研究

本实验以高铝粉煤灰为原料、Na2CO3为助剂,经中温烧结,酸溶除硅,碱溶除铁,加入铝酸钡除微量硅后,制得较纯净的铝酸钠溶液;向该溶液中加入Al(OH)3晶种,采用种分分解法制备得到Al(OH)3沉淀,于1200℃下煅烧2 h后,制得α-Al2O3。分析结果表明,制备的-αAl2O3粉体形态不规则,粒径在10μm以下,性能达到国标GB8178-87三级标准。本项技术符合国家发展循环经济的要求,是高铝粉煤灰资源化高效利用的有效途径之一。     

利用高铝粉煤灰制备氢氧化铝的实验

以无水碳酸钠为助剂,分解高铝粉煤灰中的莫来石和铝硅酸盐玻璃相。经中温烧结、酸浸使硅铝分离,调节pH值为5～6纯化含铝滤液,通入CO₂气体酸化等工序,可制备氢氧化铝粉体。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、化学分析方法对制品进行表征,结果表明：制备的氢氧化铝为球形颗粒,其粒径为200 nm左右,性能达到GB/T4294-1997的三级标准。实验所采用的工艺路线是高铝粉煤灰资源化高效利用的有效途径之一。     

土壤侵蚀的中子活化示踪法研究

利用中子活化示踪法研究坡面土壤的侵蚀过程,发现坡面的相对侵蚀量从坡脚到坡顶随坡长的变化符合Weibull分布,其形状参数主要受降雨量、降雨历时和径流深度的影响,尺度参数主要与平均雨强、I₃₀相关.坡面在侵蚀的同时也发生沉积,一般来说短历时高强度的降雨沉积量较小,而长历时低强度的降雨沉积量较大,某一部位侵蚀产沙的沉积量与其距离之间有y=axb的关系.坡面径流直接影响着坡面的输移比,当径流深和径流系数较高时,输移比接近于1,否则输移比降低.     

高铝粉煤灰碱溶法制备氢氧化铝的研究

实验研究了采用两步碱溶法从高铝粉煤灰中提取氢氧化铝的可行性。首先采用浓度为8 mol/L的NaOH溶液,在95℃的条件下溶出高铝粉煤灰中部分非晶态SiO2;所得脱硅粉煤灰再与适量CaO混合均匀,在260~280℃下以浓度18~20 mol/L的NaOH溶液溶出Al2O3,得到高苛性比的铝酸钠溶液;经降低苛性比、脱硅和碳酸化分解,制得氢氧化铝制品。化学成分分析结果表明,该氢氧化铝制品符合GB/T 4294-1997规定的一级标准。与其他从高铝粉煤灰中提取氧化铝的工艺相比,该方法避免了粉煤灰原料的高温烧结过程,生产能耗显著降低,加工过程的环境相容性良好。     

水热条件下利用微波加热从粉煤灰合成沸石研究

着重选用NaOH水溶液为反应前驱物, 通过改变反应温度、NaOH浓度与合成时间等参数, 在水热条件下利用微波加热直接对粉煤灰进行晶化, 合成得到了浊沸石、菱沸石、NaP1沸石3种沸石.粉煤灰转化为沸石率约15%~40%.研究表明: (1) 反应体系在15min左右即有合成沸石产生, 30min左右合成沸石转化率达到最佳; (2) 为保证沸石晶核生成和晶体的生长, 反应体系的溶液/粉煤灰比不应低于2.5; (3) 在溶液/粉煤灰比为2.5时, 应控制加热时间在30min左右.      

利用高铝粉煤灰制备堇青石微晶玻璃的实验研究

以高铝粉煤灰为主要原料，制备了堇青石微晶玻璃。通过差热分析（DTA）和X射线粉末衍射分析（XRD）确定了合适的热处理条件：核化温度807℃，核化时间2h，晶化温度960℃，晶化时间3h。XRD分析显示，制得微晶玻璃的主晶相为堇青石。SEM分析表明，基础玻璃晶化完全，微晶玻璃中微晶体呈不规则柱状、棒状，微晶体长度为5～15μm，长径比为5～10。     

粉煤灰基地质聚合物水热原位转化NaP型沸石分子筛的研究

以固体废弃物粉煤灰基地质聚合物为基本骨架,通过水热合成法将其原位转化为自支撑Na P型沸石分子筛型体,并研究了水热过程中碱液浓度、碱液体积、水热温度和水热时间对NaP型沸石分子筛结晶程度、形貌和机械强度的影响,得到粉煤灰基地质聚合物原位转化Na P型沸石分子筛型体的适宜条件为水热温度100℃、NaOH浓度2.0mol/L、NaOH体积50 m L、水热时间24 h。所得Na P型沸石分子筛型体的抗压强度为23.21 MPa,BET比表面积为50.46 m~2/g,已达到工业生产P型沸石的水平。该法工艺简单,环境友好,可控成型。在此方法的基础上通过改变原料配比和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛型体。     

Removal of fluoride from aqueous solution by modified fly ash

Removal of fluoride from aqueous solution by modified fly ash was studied in batch model. The influences of the contact time, the initial F^- concentration, the dosage of fly ash, and the temperature on removal of F have been studied, respectively. It was found that fly ash modified with dilute HCl has the maximum adsorption of fluoride from aqueous solutions, and that the retention of fluoride ions by material was 85% or higher with initial 10 mg F^-/L. First-order kinetics was observed for the adsorption process, which follows the Langrnuir and Freundlich isotherms. The thermodynamic parameters such as ΔG0, ΔH0, ΔS0 were calculated from Langmuir constants. The positive value of ΔH0 （1.273 J/mol） confirms the endothermic nature of adsorption.     

准格尔地区粉煤灰中镓的浸出率影响因素研究

为了粉煤灰的高附加值综合利用,采用酸浸法对准格尔地区循环流化床粉煤灰进行了镓的浸出实验研究,考察了多种因素对镓的浸出率的影响,包括粉煤灰粒度,酸的种类与浓度、酸浸温度与时间、固液比等。结果表明,提高镓的浸出率的适宜条件为:粉煤灰粒度200目,盐酸的浓度6 mol/L,酸浸温度应大于160℃,酸浸时间6 h,液固比在5∶1~6∶1之间为宜。在优选的工艺条件下,镓的浸出率可达80%以上。从粉煤灰中提取镓,使其作为一种资源加以利用,是提高粉煤灰综合利用价值的有效途径。     

含氟废水的粉煤灰处理实验研究

进行了影响粉煤灰处理含氟废水的各种条件实验，（pH、水灰比、氟浓度、振荡平衡时间），结果表明最佳处理条件是pH值为2．5、水灰比为小于20、氟浓度小于500mg/l、振荡平衡时间大于2．5h，并研究了粉煤灰处理含氟废水的机理，给出了其吸附等温式。     

粉煤灰处理含氟废水的正交试验研究

对粉煤灰处理含氟废水进行了正交试验研究。结果表明各因素对F-去除率的影响顺序为:pH>V/M>T>CF-,极差R分别为49.6、9.1、4.9和3.6;在pH=5、V/M=10、T=3h时,粉煤灰对于CF-<500 mg/L的废水具有较好的去除效果;粉煤灰吸附F-的行为符合Langmuir等温方程,方程为Ce/qe=0.251 8Ce+6.087 3。     

Removal of selected heavy metals from MSW fly ash by the electrodialytic process

This paper aims to assess the applicability of the electrodialytic remediation technique for the removal of zinc, lead, copper and cadmium from municipal solid waste (MSW) incinerator fly ash. A broad range of experimental conditions were studied including current densities, remediation times, use of assisting agents and cell design.

Several operational problems were identified during the electrodialytic experiments, among which are formation of precipitates, dryness of sample and partial dissolution of sample creating preferential pathways for the electric current. These problems may explain the low remediation efficiencies obtained.

Comparison between experiments showed that generally the use of Na-gluconate as assisting agent leads to better results than distilled water. Increasing the concentration of the assisting agent also results in higher removals.     

粉煤灰制备硫铝酸钙-阿利特水泥熟料的研究

以粉煤灰为主要原料, CaF2为矿化剂,设计MG和MS值,控制CaO和CaSO4含量,分别在1 150、1 200、1 250、1 300和1 350℃温度下烧制高胶凝性硫铝酸钙-阿利特复合矿相水泥熟料.运用X射线粉晶衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段,研究原料配方和煅烧温度对熟料物相组成的影响,对熟料物相形成的反应历程作了探讨.实验结果表明,在1-300℃,当MG=1.05、MS =0.95时,形成较理想的熟料,物相组成约为C4A3-S 58.73%,C3S 23.99%,C2S 2.87%,C11A7·CaF2/C12A7 14.07 %,f-CaO 0.35%.熟料中主要物相硫铝酸钙晶体呈菱形十二面体,发育完整,形态规则,颗粒大小约为1～3 μm;阿利特(C3S)相物相为板状六角形,晶体发育相对细小.