粉煤灰组成结构及其对碱溶预脱硅性能的影响

采用傅里叶红外光谱和核磁共振波谱仪等现代检测技术,研究3种不同类型高铝粉煤灰的组成结构及其对碱溶预脱硅过程中溶出性能的影响。研究结果表明:粉煤灰中的硅主要以Q~2(架状硅酸盐)和Q~4(链状硅酸盐)的形式存在,铝主要形成四配位的[AlO_4]四面体和六配位的[AlO_6]八面体。低温形成的粉煤灰中硅和铝主要以非晶态玻璃体形式存在,对碱溶预脱硅过程不利,预脱硅率低;经高温热处理活化后,非晶态玻璃体转化为稳定的γ-Al_2O_3、β-石英、Al-Si尖晶石和莫来石相,可以明显改善粉煤灰预脱硅性能。钙对碱溶预脱硅过程不利,粉煤灰中的钙易与溶出的硅和铝发生反应形成大量的钙硅渣,导致预脱硅率降低。     

浮选法脱除铝酸钠溶液中可溶性铁化合物

采用吸附胶体浮选法(ACF)直接脱除高浓度铝酸钠溶液中的可溶性铁化合物,探讨浮选过程中各因素对除铁效果的影响,并对浮选过程的机理进行研究。研究结果表明:在铝酸钠溶液晶种分解之前,当活化剂硫酸铜用量为85 mg/L,作用时间为3 min,浮选温度为90℃,空气流量为200 L/h,捕收剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量为200 mg/L时,浮选5 min后溶液中Fe2O3质量浓度由138 mg/L降低至21 mg/L;溶液中S2-质量浓度对浮选没有影响,而SO42-和CO32-质量浓度对浮选效果有不同程度的影响;在浮选过程中,硫酸铜与铁化合物的作用机理为共沉淀/吸附作用,捕收剂与杂质沉淀物的作用机理为化学吸附。     

流态化分离洗涤对熟料高质量浓度溶出浆液二次反应的影响

采用流态化方式对烧结法熟料高质量浓度溶出浆液分离和赤泥洗涤进行研究。研究结果表明:对于Al2O3质量浓度为240～270 g/L的熟料溶出浆液,经流态化分离洗涤,可以同时实现浆液的固液分离和赤泥的洗涤,获得的溢流(粗液)Al2O3质量浓度为170～190 g/L,底流液固质量比为2.5～3.0,底流附液Na2O质量浓度为6～9 g/L,平均分离洗涤效率在99%以上,平均二次反应损失为0.16%;烧结法赤泥的流态化分离洗涤是抑制二次反应的有效途径。     

原硅酸钙在铝酸钠溶液中的反应行为

以CaO和SiO2为原料合成2CaO·SiO2,通过测定SiO2浓度分析原硅酸钙反应活性的变化规律;基于质量守恒,计算渣中钠硅渣和钙硅渣分配比例.实验结果表明,在铝酸钠溶液体系中,反应时间的延长、氧化铝浓度的升高均有利于原硅酸钙的分解和溶出液中二氧化硅浓度的升高,溶出液中二氧化硅浓度最高增幅可分别达到9.97倍和11倍;同时,温度升高会显著促进原硅酸钙的分解与钙硅渣的生成,在136 ℃反应1 h后二氧化硅总反应率可达43.06%;在铝酸钠溶液中加入碳酸钠,可能因"协同效应"而促进原硅酸钙的分解;铝酸钠溶液苛性比变化对原硅酸钙的分解影响不明显.随着纯铝酸钠、碳酸钠和氢氧化钠溶液浓度的升高,原硅酸钙的Zeta电位绝对值增大,其原因可能是溶剂化层相应的Al(OH)4-,CO32-和OH-含量增多,有利于原硅酸钙的分解.     

六水铝酸三钙(C3AH6)与CO2反应的研究

为了阐述C3AH6与CO2反应的机理,应用X线衍射和pH酸度分析等方法,对C3AH6与CO2反应的影响因素、反应过程及其产物进行研究:结合C3AH6和CO2在水体系中反应时溶液pH的变化规律,提出C3AH6与CO2在水中的反应机理.研究结果表明:在空气和乙醇介质中,C3AH6与CO2的反应十分缓慢;但以水作为反应介质时,C3AH6与CO2的反应显著加快,其产物为CaCO3,Al(OH)3和H2O,且随着反应温度和CO2体积分数的增加以及反应时间的延长,反应率增加;在温度为75℃,CO2体积分数为100%的条件下反应80min,反应率可达到97.76%;C3AH6与CO2在反应初期主要取决于C3AH6的水化作用,而在反应后期主要取决于H2CO3的电离作用;在水介质中,通入CO2回收C3AH6中的氧化铝是可行的.     

CaCO3在铝酸钠溶液中的反苛化作用

在热力学计算的基础上,研究CaCO3在铝酸钠溶液体系中发生反苛化反应的规律.热力学计算表明,低温条件下,CaCO3与游离苛性碱形成Ca(OH)2的反苛化程度较小,而其与Al(OH)4-形成3CaO·Al2Oy6H2O(C3AH6)的反苛化反应显著.CaCO3在纯NaOH溶液中反苛化反应的反应率小于5％,而在铝酸钠溶液中其反苛化率可达50％以上,说明Al(OH)4-对CaCO3的反苛化具有显著的促进作用;CaCO3的反苛化率随温度的升高而升高,随铝酸钠溶液苛性比αk的升高呈先升高后降低的规律,当αk为3时,出现极大值;常压条件下,CaCO3在铝酸钠溶液中发生反苛化反应形成C3AH6,而造成氧化铝损失.     

Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣的热力学分析

采用Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣,分析该体系的反应热力学,并通过实验研究不同浸出剂对铬渣中Cr(Ⅵ)浸出的影响.研究结果表明:在75℃,当6.6＜pH＜10.8且c(CO32)＞1.55×106mol/L时,体系处于碳酸钙的稳定区,铬酸钙、水榴石、水铝钙石及钙铁石可被分解而释放出其中的Cr(Ⅵ),而水滑石难以被分解;在温度为80℃,碳酸钠质量浓度为120g/L,液固比为15,CO2体积分数为5%,时间为24 h的条件下处理铬渣,得到的渣经湿磨后再用此体系二次浸出,最终铬渣中Cr(Ⅵ)的质量分数降至0.13%,Cr(Ⅵ)的浸出率达到85%;毒性实验浸出液中Cr(Ⅵ)和总Cr质量浓度分别为1.21 mg/L和1.51 mg/L,均远低于HJ/T 301-2007中规定的限值,符合一般工业固体废物填埋的标准;含Cr(Ⅵ)的主要物相钙铁石、水铝钙石的质量分数明显降低且没有铬酸钙生成,这与热力学分析结果基本一致.     

低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥的研究

采用低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥,对皮革污泥的热分解特性和铬渣中六价铬的还原规律进行实验研究.研究结果表明:在大于400 ℃的焙烧温度下,皮革污泥分解产生的CO、烷烃等还原性气体可将铬渣中的六价铬还原;焙烧温度、焙烧时间以及铬渣与皮革污泥的质量比(pm)对铬渣中六价铬的还原有重要影响,温度越高,焙烧时间越长,则铬渣中六价铬还原越彻底,增加皮革污泥的配量有利于铬渣中六价铬的彻底还原;在焙烧温度大于500 ℃,pm≤30的条件下,焙烧处理渣中六价铬的含量小于35 mg/kg,其毒性浸出试验浸出液中六价铬和总铬质量浓度分别小于0.3 mg/L和0.5 mg/L,符合解毒铬渣直接用于生产水泥、砖块等建筑材料的要求.