新汶矿业集团矸石电厂粉煤灰特征及综合利用研究

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1、山东科技大学硕士学位论文摘要本文以新汶矿业集团矸石电厂粉煤灰为研究对象，运用化学分析、扫描电镜、X射线衍射等手段，对样品的化学成分、形貌特征、矿物组成等进行了分析。在此基础上，提出了一条符合循环经济要求的矸石电厂粉煤灰综合利用新途径：酸溶法提取并分离铝、铁，以提取后的固体残渣为原料制备微晶玻璃。采用一次酸溶、二次沉淀工艺提取并分离粉煤灰中的铝、铁。实验证明，将粉煤灰磨细后，加入灰量12％的氟化钠作助溶剂，用9mol／L硫酸在沸腾条件下浸取铝、铁，反应时间l_5小时，氧化铝和氧化铁的提取率分别达到63．2％和72．1％，取得了较好的提取和分离效果

2、。以提取铝、铁后的固体残渣为原料，加入相应的氧化物调整基础玻璃的组成，使基础玻璃的熔融温度降低到了1250。C，熔融过程的能耗大为降低。采用整体晶化法和等温温度制度对基础玻璃进行晶化，制得微晶玻璃产品。通过扫描电镜对不同温度下的晶化情况进行了观察；X射线衍射分析显示，晶化产物的主晶相为镁橄榄石；结合扫描电镜可X射线衍射分析结果，确定最佳晶化温度为850。C：取断面观察，最终产品呈黄绿色，夹杂红色斑点，结构致密，具有石材外观；对比以原灰为原料制备的微晶玻璃，此次研究制得的产品外观有明显改善。实验证明，通过生成具有特定颜色的主晶相来改变晶化产品外观

3、的方法是可行的。关键词：矸石电厂粉煤灰特征提取铝铁制备微晶玻璃声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：、耘瓤耀日期：珈口f．6．／oAFFIRMATIoNldeclarethatthisdissertation，submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceand

4、Technology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge．Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute．Signature：、荔老攫Date：劲o，．丘，口出丕越拄太堂甄±坐位谂童缝监1绪论1．1选题目的与意义近年来，燃烧技术的发展，循环流化床锅炉的应用，为煤矸石的消化提供了一条新途径。与此同时，矸石电厂的排灰量也逐年增加。由于燃烧条件、燃料类型不同，其性质与燃煤电厂粉煤灰差别较大。以往

5、对燃煤电厂粉煤灰性质及应用的研究，在很多情况下不适用于矸石电厂粉煤获，从而限制了其在传统领域的应用。此次选题的目的，是在详细分析研究矸石电厂粉煤灰理化特征的基础上，对其应用途径进行探讨，按照循环经济的要求，提出一条新的利用路线，重点进行提取铝、铁及以提取铝、铁后的残渣为原料制各微晶玻璃的研究，以期形成一条粉煤灰资源化利用的产业链，开拓粉煤灰利用的领域，提高粉煤灰利用的效益。1．2国内外粉煤灰资源化利用研究，．2．1国外对粉煤灰利用的研究由于粉煤灰的排放对环境、以至于对经济发展的影响，各国对粉煤灰综合利用均予以高度重视，但由于世界各国技术经济条件

6、的不同，相应的粉煤灰利用情况和发展水平亦差别较大。欧洲一些先进工业化国家，如荷兰、丹麦等国，虽然粉煤灰排放量很小，但综合利用率很高。达到90％以上；法国、德国、英国的综合利用率也都在50％以上[1】。其中，法国在水泥、混凝土方面的应用技术研究有较深的基础，而荷兰和丹麦的研究开发重点主要是建材产品。波兰的煤炭资源丰富，在欧洲仅次于俄罗斯，其粉煤灰的排放量也很大，在粉煤灰利用中，侧重于生产建材产品。由于波兰缺少铝钒土矿．所以对从粉煤灰中提取氧化铝非常重视，主要对石灰石烧结法提取氧化铝工艺做了较为深入的研究，在这方面的技术已经比较成熟，现已建成氧化铝

7、和水泥联产工厂。美国粉煤灰综合利用率并不是很高，在30％左右，但其粉煤灰利用技术的研究同样很活跃，通过立法和技术创新，粉煤灰的利用置也在逐步增加。早在上世纪七十年代，美国电力研究院就在当时技术条件基础上组织编写了《粉煤灰结构出塞越拉盘堂亟±兰僮盈奎缝j垒填筑手册》，提高了粉煤灰在工程回填、筑路、灌浆、矿井回填等方面的应用：1983年颁布实施的《对于水泥和混凝±中掺有粉煤灰的联邦政府的指导原则》，对粉煤灰在水泥和混凝土领域的应用起到了一定的推动作用。俄罗斯主要是利用粉煤灰生产水泥、墙体材料、砂浆掺和料以及道路填方材料。另外，俄罗斯是世界上开展粉煤

8、灰陶粒烧制研究较早的国家，在这方面有较好的经验。二十世纪九十年代以来，随着世界各国对环境问题的重视，对粉煤灰性质及应用的研究进入了一个新的阶段，呈现出