碱熔融粉煤灰制备沸石研究

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1、碱熔融粉煤灰制备沸石研究无机材料测试技术实验学院：材料科学与工程学院班级：09无非（1）班学号：200910210143姓名：石康摘要：粉煤灰作为一种电厂排放的大宗固体废弃物，具有特殊的化学活性，其综合利用是近年來研究的热点。目前，我国粉煤灰年排放量大约有1.8t,随着发电厂、城市供热工程的不断增加，粉煤灰的产量也必将随之增多。因此，粉煤灰的处理和利用问题应引起人们的关注。本文结合粉煤灰的性质特点，综述了粉煤灰在制备沸石的应用以及它的XRD分析。关键词：粉煤灰沸石水热法XRD前言：粉煤灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物粉煤灰是

2、燃煤热电厂排出的一种工业固体废弃物，其主要成分为SiO2和AI2O3,二者总含量在70%以上，有着与沸石相似的化学组份，为粉煤灰合成沸石提供了可能。利用粉煤灰合成具有高附加值沸石化粉煤灰吸附材料产品，变废为宝，是粉煤灰综合利用的一个发展方向。制备这种材料的影响因素主要有焙烧温度、碱液浓度、液固比和晶化时间等，本实验主耍研究水热法晶化时间对其的影响。1・粉煤灰的综述1・2粉煤灰的概念粉煤灰（flyash）也叫飞灰，是由热电站烟囱收集的灰尘，属于火山灰性质的混合材料是煤灰燃烧后，由烟气从锅炉屮带出来的粉状残留物，是一种人工火山灰

3、质材料，其自身具有微弱的胶凝值（或不具有胶凝值），具有潜在的化学活性。由于煤粉微细，口在高温过程中形成玻璃珠,因此粉煤灰颗粒多呈球形。1.2粉煤灰性质、组成与结构1.2.1粉煤灰的物理性质粉煤灰的物理性质取决于燃煤的种类、煤粉的细度、燃煤方式和燃烧温度以及电厂的收尘效率、排灰方式等。此外，粉煤灰还具有较高的化学内能和火山灰活性（水硬性）。虽然本身不具有独立的胶凝性能，但是高钙粉煤灰在煤粉高温燃烧过程中，可以形成硅、铝的钙盐，使其具有独立胶凝作用。因此，为了提高粉煤灰的应用性能，有的火电厂根据需要在燃煤中适量加入一些石灰来增加

4、钙含量，以提高其胶凝性能。1.2.2粉煤灰的化学成分粉煤灰的化学成分以SiO2和AI2O3为主,次要成分为CaO和Fe2O3以及少量的MgO2和S03等，其中粉煤灰的主要氧化物Si02、AI2O3、Fe2O3这三者的总和一般大于70%o1.2.3粉煤灰的矿物组成粉煤灰在锅炉屮燃烧后基本上可分成晶体矿物及非晶体矿物两类。一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、牛石灰及无水石膏等；非晶体矿物为玻璃体、无定形碳及次生褐铁矿，其中玻璃体含量占50%以上。1.2.4粉煤灰的结构粉煤灰的结构是在粉煤灰燃烧和排除过程中形成的，比较复杂

5、。在显微镜下观察，粉煤灰是结晶体、玻璃体及少量未燃碳组成的一个复合结构的混合体。表二2•实验内容与结果分析粉煤灰中的玻璃相在碱性条件下溶解进而生成铝硅酸盐胶体，胶体再结晶转化为具有相应组成和结构的沸石。但在实验之前要对粉煤灰进行处理，酸液和加碱锻烧预处理，冃的是清除其屮有害的氧化物和炭粒并提高其反应活性。2.1实验步骤2.1.1原料的预处理首先对粉煤灰进行磁选，将粉煤灰加水制作成悬浮液，用除铁棒进行除铁，然后放在烘箱中于100°C进行干燥；2.1.2筛分将干燥后的粉煤灰过200目(0.076um)筛，取筛下料，得到一定细度的

6、粉煤灰。2.1.3碱熔融称取一定量的粉煤灰与碱以质量比为1:1.5,1:1,2:1的比例混合均匀,而碱中NaCO3和NaOH以质量比为1:0,1:1,0:1的比例混合，并但加入少量的水使之溶解(这样可以使碱与粉煤灰混合更加均匀，有利于后续的碱熔融)，然后在箱式电炉中分别以750°C,850°C,800°C进行焙烧的到碱熔融后的粉煤灰（碱的种类和比例，焙烧的温度都是影响碱熔融的主耍因素，将这三个因素以及三个水平设计成一个三因素三水平的正交表）,然后测得9组试样的酸溶率（如果效果不佳，可以在这个正交表的基础上再设计另外一组止交表

7、以得到最佳的条件）；该组碱熔融实验的参数如表表三，在这组正交的基础上进行优化得到碱熔融的另外一组参数如表四水平水平1水平2水平3Am（粉煤灰）：m（碱）1:1.51:12:1Bm（Na2CO3）/m（NaOH）1:01:10:1C懒烧温度T（°C）750800850表三碱熔融探索性实验正交表头设计水平水平1水平2水平3m（粉煤灰）：m（碱）1:11:1.21:1.5m(Na2CO3)/m(NaOH)1:11:1.21.2:1锻烧温度T（°C）760780800表四碱熔融探索性实验优化止交表头设计2.1.4测量酸溶率碱熔融所得

8、试样待冷却、粉碎后，冲洗掉过剩的Na2CO3,NaOH至洗液呈中性，洗后试样在干燥箱内于110°C温度下干燥24h。称取烘干后的分解试样0.4g左右，用5mll:l盐酸将其充分溶解后进行离心分离，弃去上清液，将沉淀物在110°C温度下干燥24h后称量。原样与沉淀物之间的重量差值即为试样的溶