粉煤灰中非晶态硅赋存形态及定量分析方法研究

论文摘要

粉煤灰作为大型煤电基地的重要固体废弃物,年排放量超过6亿t,目前利用率仅为60%左右,大部分粉煤灰以堆存为主,造成严重污染,其资源化利用意义重大。以山西、内蒙古等大型能源基地产生的高铝粉煤灰为例,通过基础物性分析发现,粉煤灰中主要包括铝、硅、铁、钙等主量元素,主要以莫来石相、非晶相、铁质微珠相三类矿相形式赋存,其中莫来石相结构稳定,非晶相铝硅酸盐反应活性较高,但其配位结构复杂,反应活性不一。目前针对其丰富的铝硅资源,氧化铝提取和铝硅复合材料制备是主要高值化研究方向,其中非晶相硅的深度脱除是关键处理技术。针对非晶相硅的赋存形态及定量分析,首先采用核磁分析结合电子探针手段,明确非晶相中铝硅酸盐赋存结构复杂,其中硅原子主要以Q~4(4Al)、Q~4(3Al)、Q~4(2Al)、Q~4(0Al)、Q~2(1Al)五种配位结构形式存在,其中Q~4(0Al)含量高达56.5%;其次采用酸碱联合法,通过逐步削弱铝氧硅沸石自发反应可能性,选择性分离活性铝,促进活性作用位点大量暴露,从而实现非晶态铝硅酸盐的逐步梯级分离,进一步通过ICP、XRF、XRD、扫描电镜、电子探针等分析表征,明确莫来石晶相与铝硅酸盐非晶相之间的高效分离,并开展了2组平行试验,试验结果误差较小。结果表明:非晶相中硅含量为57%～58%,非晶相"鼓包峰"消失,其包裹的莫来石晶粒结构显现,证明非晶相二氧化硅得到高效脱除。该方法具有反应条件温和、误差小、操作弹性大等优点,对粉煤灰铝硅资源高值转化利用具有重要的指导意义。

论文目录

• 0 引言
• 1 试验
•   1.1 试验原料
•   1.2 试验过程及方法
•   1.3 试验仪器
• 2 结果与讨论
•   2.1 粉煤灰中元素赋存形态
•     2.1.1 粉煤灰矿相分析
•     2.1.2 粉煤灰形貌及元素分布
•     2.1.3 粉煤灰形貌及元素分布
•   2.2 非晶相中二氧化硅定量分析
•     2.2.1 矿相变化分析
•     2.2.2 形貌变化
•     2.2.3 非晶相二氧化硅硅定量分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张建波,李占兵,杨晨年,李少鹏,李会泉

关键词: 粉煤灰,赋存状态,定量分析,非晶相二氧化硅,深度脱硅

来源: 洁净煤技术 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 燃料化工

单位: 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室,湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室,中国科学院大学

基金: 国家自然科学青年基金资助项目(51804293),国家自然科学基金联合基金重点资助项目(U1810205),山西省科技重大专项资助项目(20181102017,MC2016-05)

分类号: TQ536.4

DOI: 10.13226/j.issn.1006-6772.19040101

页码: 116-121

总页数: 6

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