
从粉煤灰中提取高纯高比表面积SiO2的实验研究
发布时间: 2016-04-27 09:57 查看: 1797次
粉煤灰是燃煤电厂排放的较集中的固体废弃物,不但占用大量的土地,而且污染环境、影响人类健康。对粉煤灰的综合利用,具有长远意义,不但改善了环境,而且获得了很高的经济效益。从粉煤灰中提取SiO2是粉煤灰精细化利用的一个重要方面,粉煤灰中SiO2含量一般在33%~60%的范围内,从粉煤灰中提取的SiO2是以无定型的白炭黑存在的,在工业上白炭黑具有广泛的应用。
但是由于粉煤灰的产生过程中各种因素的影响,粉煤灰颗粒的表面光滑,结构比较致密,粉煤灰的化学活性较低。需通过人工手段激发粉煤灰的潜在活性,才能提高粉煤灰的利用率。本文采用机械磨细和碱性激发相结合的方法对粉煤灰进行活化,经过粉磨后的粉煤灰与碳酸钠以质量比1∶1混合,在870℃的温度下煅烧1h,然后用一定浓度的盐酸溶解活化后的粉煤灰。
本文主要进行了两个方面的研究:一、机械粉磨时间和机械活化方式对粉煤灰中提取SiO2影响的研究;二、利用凝胶聚沉原理提取SiO2的探索性研究。
通过改变粉磨时间,对经不同时间粉磨的粉煤灰进行密度、粒度分布测试分析;对粉磨后的粉煤灰进行煅烧活化和SiO2的溶出实验,确定粉煤灰机械活化的最佳时间为10 h。采用粉煤灰单独粉磨活化,粉煤灰、碳酸钠混合粉磨活化,两种活化方式进行实验,结果表明:粉磨时间相同时,后一种方法制得的SiO2纯度高于前者。粉磨时间为10h,通过两种机械活化方式进行活化,得到的SiO2纯度分别为96.1%和96.6%。因此,实验选择粉煤灰、碳酸钠混合粉磨的活化方式。
利用凝胶聚沉原理,由于硅酸溶胶带负电,Fe(OH)3溶胶和Al(OH)3溶胶都带正电,粉煤灰经酸溶后,调节pH值可以使Si、Al、Fe以混合凝胶的形式沉淀。凝胶脱水后,骨架稳定,再进行酸溶反应后Al、Fe进入溶液中,SiO2则不溶,达到了提取SiO2的目的。通过实验确定工艺中的一些基本参数,酸的浓度为3.5 mol/L、凝胶聚沉的最佳pH值为4.5、凝胶的脱水温度为120℃。然后针对影响SiO2品质的一些因素进行实验研究,最终制取的SiO2纯度为99.4%,比表面积为1181 m2/g,实验制备了高纯高比表面积SiO2。
但是由于粉煤灰的产生过程中各种因素的影响,粉煤灰颗粒的表面光滑,结构比较致密,粉煤灰的化学活性较低。需通过人工手段激发粉煤灰的潜在活性,才能提高粉煤灰的利用率。本文采用机械磨细和碱性激发相结合的方法对粉煤灰进行活化,经过粉磨后的粉煤灰与碳酸钠以质量比1∶1混合,在870℃的温度下煅烧1h,然后用一定浓度的盐酸溶解活化后的粉煤灰。
本文主要进行了两个方面的研究:一、机械粉磨时间和机械活化方式对粉煤灰中提取SiO2影响的研究;二、利用凝胶聚沉原理提取SiO2的探索性研究。
通过改变粉磨时间,对经不同时间粉磨的粉煤灰进行密度、粒度分布测试分析;对粉磨后的粉煤灰进行煅烧活化和SiO2的溶出实验,确定粉煤灰机械活化的最佳时间为10 h。采用粉煤灰单独粉磨活化,粉煤灰、碳酸钠混合粉磨活化,两种活化方式进行实验,结果表明:粉磨时间相同时,后一种方法制得的SiO2纯度高于前者。粉磨时间为10h,通过两种机械活化方式进行活化,得到的SiO2纯度分别为96.1%和96.6%。因此,实验选择粉煤灰、碳酸钠混合粉磨的活化方式。
利用凝胶聚沉原理,由于硅酸溶胶带负电,Fe(OH)3溶胶和Al(OH)3溶胶都带正电,粉煤灰经酸溶后,调节pH值可以使Si、Al、Fe以混合凝胶的形式沉淀。凝胶脱水后,骨架稳定,再进行酸溶反应后Al、Fe进入溶液中,SiO2则不溶,达到了提取SiO2的目的。通过实验确定工艺中的一些基本参数,酸的浓度为3.5 mol/L、凝胶聚沉的最佳pH值为4.5、凝胶的脱水温度为120℃。然后针对影响SiO2品质的一些因素进行实验研究,最终制取的SiO2纯度为99.4%,比表面积为1181 m2/g,实验制备了高纯高比表面积SiO2。
粉煤灰 白炭黑 二氧化硅 高比表面积 机械活化 凝胶聚沉法
徐传达 南京工业大学
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