亚熔盐法粉煤灰提铝清洁工艺硫行为研究

【摘要】：粉煤灰是我国排放量最大的单一固体废弃物,其堆存造成了严重的环境和社会问题。我国西北地区发现的高铝粉煤灰,储量丰富,是一种优良的非传统提铝资源。中国科学院过程工程研究所成功开发了亚熔盐法粉煤灰提铝新技术,实现了高铝粉煤灰中Al2O3的高效清洁提取。但是,其中硫杂质对新工艺的影响及其控制方法尚不明晰。因此,本文以亚熔盐法粉煤灰提铝工艺中杂质硫为研究对象,开展了新工艺中硫行为的应用基础研究,重点研究了粉煤灰中硫的赋存形态、亚熔盐工艺系统中硫酸钠的出口、Na2SO4在NaOH溶液和铝酸钠溶液中的相平衡,以及硫酸钠在铝酸钠溶液中的结晶动力学规律。论文取得的主要创新性进展如下： (1)查明了亚熔盐法粉煤灰提铝工艺原料粉煤灰中硫的赋存形态。研究结果表明,炉前煤经循环流化床锅炉燃烧后变为粉煤灰,其中含硫矿物转化为硫酸钙和钙矾石,这与铝土矿中硫的赋存形态显著不同,最终粉煤灰中的硫进入亚熔盐工艺中转化为硫酸钠； (2)根据硫酸钠在亚熔盐工艺中杂质硫的物质流分析,确定了硫酸钠在亚熔盐工艺系统的出口为即脱铝渣洗液蒸发器排盐和铝酸钠溶液脱硅渣; (3)测定了80℃Na2SO4-NaOH-H2O三元体系相图以及Na2SO4在苛性比为12和15的铝酸钠溶液中的溶解度曲线,为硫酸钠的脱除提供了理论依据基础。相图研究结果表明,Na2SO4在碱溶液中的溶解度随NaOH浓度增大单调减小,当NaOH浓度达到33%时,其中Na2SO4的溶解度降低到1%；在NaOH浓度低于72.97%时所对应的平衡固相是Na2SO4(无水硫酸钠),NaOH浓度高于75.80%时对应的平衡固相是NaOH。80℃时Na2SO4在苛性比为12和15的铝酸钠溶液中的溶解度数据表明, Na2SO4在两个体系中的溶解度曲线变化趋势与氢氧化钠体系趋势相同；氧化铝的加入对Na2SO4在NaOH溶液中的溶解度没有明显影响； (4)通过对硫酸钠在铝酸钠溶液中结晶动力学的研究,发现硫酸钠在铝酸钠溶液中不存在明显的过饱和性,建立了亚熔盐体系中硫酸钠的脱除方法。通过铝酸钠溶液蒸发结晶实现硫酸钠的脱除。同时,研究了主要杂质二氧化硅和碳酸钠对硫酸钠在铝酸钠中结晶规律的影响。 【关键词】：粉煤灰 亚熔盐法 氧化铝 硫酸钠 蒸发结晶
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ536.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 研究背景15-19
• 1.1.1 粉煤灰概况15-16
• 1.1.2 粉煤灰利用现状16-17
• 1.1.3 氧化铝生产现状17-18
• 1.1.4 粉煤灰提取氧化铝技术的进展18-19
• 1.1.5 亚熔盐法粉煤灰提铝技术19
• 1.2 氧化铝生产过程中硫杂质的危害及脱除19-22
• 1.2.1 氧化铝生产过程中硫杂质的危害19-20
• 1.2.2 氧化铝生产过程中硫的脱除方法20-22
• 1.3 本论文的研究目的及主要研究内容22-25
• 1.3.1 研究目的22
• 1.3.2 研究内容22-25
• 第二章 粉煤灰中硫的赋存形态研究25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验原料及仪器25-26
• 2.2.2 分析方法26-27
• 2.3 炉前煤中硫的赋存形态研究27-30
• 2.3.1 物相分析28
• 2.3.2 SEM-EDS分析28-29
• 2.3.3 总硫及无机硫分析29-30
• 2.4 粉煤灰中硫的赋存形态研究30-34
• 2.4.1 化学组成分析30-31
• 2.4.2 物相分析31-32
• 2.4.3 煤燃烧过程含硫物相的转变分析32-33
• 2.4.4 SEM-EDS分析33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 亚熔盐法粉煤灰提铝工艺中硫的物质流分析35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-38
• 3.2.1 实验原料及仪器35-36
• 3.2.2 分析方法36-37
• 3.2.3 亚熔盐法粉煤灰提铝工艺中主要成分分析过程37-38
• 3.3 硫的物质流动规律研究38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 硫酸钠在体系中相平衡规律研究43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 水盐体系相平衡研究方法43-45
• 4.2.1 溶解度研究方法43-44
• 4.2.2 平衡固相的鉴定方法44-45
• 4.3 实验方法45-48
• 4.3.1 主要试剂与仪器45-46
• 4.3.2 实验设备46
• 4.3.3 实验步骤46-47
• 4.3.4 分析方法47-48
• 4.4 Na_2SO_4-NaOH-H_2O三元系相图48-55
• 4.4.1 80℃时Na_2SO_4-NaOH-H_2O三元系相图48-50
• 4.4.2 80℃时Na_2SO_4在苛性比为12和15的铝酸钠溶液中的溶解度测定50-52
• 4.4.3 80℃时Na_2SO_4在苛性比为12和15的铝酸钠溶液中的溶解度与三元体系中Na_2SO_4溶解度对比52-53
• 4.4.4 80℃时Na_2SO_4在苛性比为12和15的铝酸钠中的溶解度与75℃时Na_2SO_4在苛性比为3.6的铝酸钠溶液中溶解度的对比53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 亚熔盐法粉煤灰提铝工艺脱硫方法研究57-87
• 5.1 引言57
• 5.2 研究方法57-58
• 5.3 实验部分58-61
• 5.3.1 实验原料与仪器58-59
• 5.3.2 实验装置59-60
• 5.3.3 实验步骤60-61
• 5.3.4 分析及表征61
• 5.4 实验结果与讨论61-84
• 5.4.1 硫酸钠结晶过程过饱和性研究61-64
• 5.4.2 硅杂质对硫酸钠结晶规律的影响64-74
• 5.4.3 碳酸钠对硫酸钠结晶规律的影响74-84
• 5.5 亚熔盐提铝工艺硫酸钠排盐方法84
• 5.6 本章小结84-87
• 第六章 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-95
• 研究成果及发表的学术论文95-97
• 作者及导师简介97-98
• 附件98-99

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

我国粉煤灰综合利用现状、存在问题及其对策    王璐,尹延辉,王斌,焦艳

粉煤灰的矿物组成(上)    钱觉时,吴传明,王智

粉煤灰综合利用研究述评    王学武,赵风清,杜炳华,陈建波,郝丽霞

用粉煤灰制备高纯超细氧化铝粉的研究    赵宏,陆胜,解晓斌

粉煤灰提取氧化铝和二氧化硅的新工艺    刘成长;

日本粉煤灰综合利用对我国的启示    李文颀;朱林;

粉煤灰提取氧化铝工艺方法研究    张金山;彭艳荣;李志军;

粉煤灰综合利用的现状与前景展望    鲁晓勇,朱小燕

Na_2SO_4-NaCl-H_2O体系固相鉴定的探讨    丁永勤

固硫灰渣的微观结构与火山灰反应特性    宋远明;钱觉时;王智;汪宏涛;

亚熔盐生产氧化铝过程硅组份物理化学研究    洪涛

提铝粉煤灰废渣制备新型墙体材料研究    胡洪亮

布洛芬化学拆分过程基础研究    宋志倩

氧化铝生产过程中结疤的形成与防治    梁大伟

粉煤灰结构及粉煤灰胶凝材料水化的微观研究    商博明

盐卤体系中硼酸（盐）介稳区性质的研究    孟庆芬

燃煤电厂粉煤灰综合利用技术研究    郭新亮

石灰拜耳法生产氧化铝脱硫及其热力学研究    兰军

亚熔盐法铬盐清洁生产工艺多元电解质水溶液基础物性研究    郭雅杰

拜耳法高浓度铝酸钠溶液深度脱硅工艺研究    王利涛

油页岩干馏过程中硫的转化与分布特性研究    张宝来

酸浸法提取煤矸石中Al_2O_3优化条件的研究    官长平;严朝晖;

改性粉煤灰在污水深度处理中的研究    伍昌年;郑力菲;汤利华;凌琪;黄丹;

正交实验法优化粉煤灰处理生活污水的实验条件初探    叶瑞;张发宇;杜海明;吕凤明;汪家权;王相勤;余增亮;

粉煤灰在土壤改良中的机理研究    刘莉;杨尽;苏小丽;

粉煤灰絮凝除藻配方优化及相关毒理学评价    刘夏楠;唐义;任冲;张宏;苗春光;余增亮;王相勤;

国内外堆肥技术研究进展(综述)    余群,董红敏,张肇鲲

离子色谱法同时测定矿物质水中无机阴离子研究    付国妮;崔海成;

三元相图中特殊点的冷却析晶过程    张芸,郭玉香

焦炉小烟道处硅砖损毁的研究    窦叔菊，张锡平

太阳能半导体空调蓄冷介质的研究    王红晨;洪丽;齐臣杰;刘颖;卞之;

化学沉淀法处理高浓度氨氮废水单因素实验研究    邹海明;吕锡武;章璐;

氧化铝生产中碳碱的结晶与打捞    肖成华;

石灰拜耳法降低碱耗和矿耗的途径    赵凿元;

燃烧站控制系统在硅渣烧结炉的应用    贾强;

低品位铝土矿拜耳法生产氧化铝节能实践    彭欣;金立业;

硫酸渣资源化利用实践    张汉泉;

真空转鼓过滤机处理拜尔法赤泥的技术研究    高建阳;

粉煤灰的特性、结构及在高分子材料中的应用    李宝智;

利用粉煤灰烧制陶粒的实验研究    曾天敏;杨桓;

粉煤灰的特性、结构及在高分子材料中的应用    刘月平;李宝智;

河南省铝土矿资源分布与开发策略    袁爱国

基于PSR概念模型的我国战略性矿产资源安全评价    赵洋

农林有机废弃物堆腐生产花卉栽培基质研究    栾亚宁

聚吡咯基导电复合材料的制备及其性能研究    杨超

煤矸石酸法提铝的活化技术研究    司鹏

氧化铝熟料制备的基础理论和工艺    刘伟

城市生活垃圾焚烧炉SNCR脱硝技术研究    梁增英

热浸镀锌层表面硅酸盐转化膜的研究    袁美蓉

城市生活垃圾填埋体渗透性能量化研究    刘辉

粉煤灰聚苯乙烯新型保温建筑材料的制备实验研究    徐子芳

青岛市城市生活垃圾处理制度完善研究    梁勇

安全评价方法在氯碱化工厂中的适用性研究    马杰

粉煤灰制备聚氯化铝工艺研究    常志达

赤泥回收利用工艺的研究    陈来保

粉煤灰处理软基的数值模拟研究与应用    王克红

热电联产配套热网工程可行性研究    杨斌

煤气化灰渣与黑水对石油焦成浆性及气化活性的影响研究    贾嘉

粉煤灰纳米沸石复合颗粒功能化设计及其污水氮磷去除初步研究    陈晓燕

霞石烧结法的工艺研究    刘康

粉煤灰沸石的合成及处理焦化废水的研究    户朝帅

粉煤灰活化处理技术与应用进展    丁益;任启芳;

循环流化床技术发展与应用(下)    岳光溪

粉煤灰漂珠处理废水的技术研究    苏彩丽

Synthesis of Zeolites by Alkaline Activation of Fly Ash    

硒粉密度的快速测定    陈静静

缓蚀剂结构对钢铁缓蚀效果的影响    张文昭;方景礼;郑兴福;曾文祥;

日本燃煤废渣有效利用的启示    杨庆敏;

柴达木硼资源的开发现状及前景    于小伟

国外轻质墙体材料的现状与趋势    李湘洲

掺矿渣微粉和粉煤灰的水泥胶砂性能试验研究    杨华全,覃理利,董维佳,王仲华

中国氧化铝工业面临的机遇和挑战    李旺兴;刘业翔;尹中林;

流化床燃煤固硫渣特性及其建材资源化研究    王智

煤的热解转化和脱硫研究    刘全润

铝酸钠溶液晶种分解过程中多相流动的数值模拟研究    闫红杰

烧结法生产砂状氧化铝的理论与工艺研究    刘祥民

7-氨基头孢烷酸反应结晶过程研究    王水

手性分子识别新方法研究    王云侠

脂肪酶的生产及其在布洛芬手性拆分中的应用基础研究    唐良华

从高铝粉煤灰中提取氧化铝等有用资源的研究    张战军

头孢曲松钠溶析结晶过程研究    张春桃

杀虫单结晶过程研究    王胜群

承重粉煤灰砖配合比及力学性能的研究    周晓英

2-芳基丙酸类药物对映体的色谱法拆分研究    严全鸿

火电厂废水零排放    李强

L-苏氨酸结晶过程研究    张金龙

循环冷却水中碳酸钙结垢介稳区的初步研究    蒋皎梅

新型粉煤灰墙体材料研究    李刚

循环流化床锅炉灰渣特性的研究    杨倩

粉煤灰资源化利用中碱溶法溶出硅铝研究    邬国栋

盐湖浓缩卤水提硼的部分实验研究    张金才

铝酸钠溶液加石灰深度脱硅    М.Г.Лейтейзен;М.С.Белецкий;傳羣;

氧化铝生产(续)——铝酸钠溶液的脱硅及分解    

采用含钙添加剂时铝酸钠溶液脱硅反应的热力学计算    彭志宏,李小斌,龙远志

流动注射铝酸钠溶液氧化铝浓度的测定    刘宏,王新亮

氧化铝生产中铝酸钠溶液结构的研究    谢雁丽,毕诗文,杨毅宏,王志

铝酸钠溶液中镓的分析    周丽彬

铝酸钠溶液种分过程强化研究进展    陈国辉,陈启元,尹周澜,张斌

阴离子表面活性剂对铝酸钠溶液种分过程的影响    赵苏,毕诗文,杨毅宏,谢雁丽

80℃下Na_2O-Al_2O_3-CO_2-H_2O系中某些断面图的分析    И.З.Певзнер;宋承志;

论铝酸钠溶液碳酸化分解时氢氧化铝的析出机理    M.H.Cмирнов;程鹏远;

拉曼光谱仪在过饱和铝酸钠溶液结构分析中的应用    尹建国;李旺兴;尹中林;苏赵辉;

二水硫酸钙对铝酸钠溶液脱硅动力学的影响    翟坤明;马家玉;李志宝;密建国;

铝酸钠溶液中超声诱致自由基的检测    张牧群;尹周澜;陈启元;

铝酸钠和含硅铝酸钠溶液结构和性质的研究    翟玉春;田彦文;王雅静;刘连利;

铝酸钠溶液种分过程的粒度变化规律研究    陈国辉;陈启元;尹周澜;

铝酸钠溶液附聚过程中的粒度信息分析    李旺兴;尹建国;陈启元;尹周澜;

超声场强化铝酸钠溶液种分过程的理论研究    尹周澜;花书贵;张牧群;李洁;陈启元;

沉淀法从拜耳法铝酸钠溶液中分离钒    陈肖虎;陈颖;薛安;王克功;

铝酸钠溶液中Al(OH)_3析晶反应的热力学分析与实验    丁宏娅;马鸿文;

高锰酸钾容量法测定铝酸钠溶液中有机物的方法探讨    张爱芬;

两项成果达国际先进水平    胡玉州 肖明

中铝贵州分公司依靠自主创新节能增效    姜文卓

创精品工程 做优秀企业公民    黄秀发

心系企业 钟情创新    张开亮　葛军 刘丽娟

“四化”融入生产 书写首季喜报    孔祥海 石晓慧

前景广阔的新型蒸发防垢节能技术    杜启忠 李永新

首次荣获国优工程称号    邓广顺 张艳华

两项成果获科学技术奖    金明爽 李艳

熔盐太阳能储存项目到底值不值？    马克·巩特尔　王晓苏 编译

五年改制路漫漫一路高歌唱大风    胡俊

晶种分解过程中铝酸钠溶液的结构演变    王丹琴

含羧基结晶助剂对过饱和铝酸钠溶液种分过程的影响及机理研究    吕保林

铝酸钠溶液晶种分解附聚过程及其强化的研究    刘战伟

超声波强化铝酸钠溶液分解过程机理的研究    刘吉波

过饱和铝酸钠溶液结构及分解机理的研究    李洁

钾离子对铝酸钠溶液种分过程影响的研究    陈金清

由废铝基催化剂制备高纯超细氧化铝的理论及技术研究    邵延海

渗透系数和活度系数的等压法测定及其在铝酸钠溶液体系中的应用    周俊

铝酸钠溶液晶种分解过程中多相流动的数值模拟研究    闫红杰

铝酸钠溶液分解产品粒度周期性细化的规律及防治研究    吴玉胜

亚熔盐法粉煤灰提铝清洁工艺硫行为研究    丁爱娟

粉煤灰提铝试验研究    彭艳荣

提铝粉煤灰废渣制备新型墙体材料研究    胡洪亮

聚酰胺—胺的合成表征及其对铝酸钠溶液的影响    周婷

铝酸钠溶液渗透系数及恒压热容测定    宋婷

湿式氧化法去除铝酸钠溶液中有机物的研究    张浩

铝酸钠溶液深度碳分过程中铝、硅的析出行为    刘楠

铝土矿溶出条件对铝酸钠溶液结构影响的研究    张少云

EDTA对铝酸钠溶液种分附聚影响的研究    魏冰霞

含硫铝酸钠溶液中铁浓度的变化规律及除铁探索    牛飞