【摘 要】
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我国是煤炭资源大国,火电占比较大,造成粉煤灰产生量与堆积量巨大,但其利用率与高附加值化却不可兼得,高值化高利用率技术研究需求急切。本论文以粉煤灰高附加值利用以及全量消纳为目标,提出了粉煤灰碱浸提硅制备白炭黑及提硅残渣为原料煅烧制备水泥。以硅、铝、铁浸出率为指标,在浸出过程中人为的控制杂质元素浸出,结合二次沉淀法生产出高纯度白炭黑,同时回收制备过程中产生的一次沉淀以及滤液;同时以物料与能量衡算计算出
【基金项目】
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国家重点研发计划项目子课题“660 MW高效超超临界循环流化床锅炉降低电耗技术研究”（项目批准号 2016YFB0600203-04）；
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我国是煤炭资源大国,火电占比较大,造成粉煤灰产生量与堆积量巨大,但其利用率与高附加值化却不可兼得,高值化高利用率技术研究需求急切。本论文以粉煤灰高附加值利用以及全量消纳为目标,提出了粉煤灰碱浸提硅制备白炭黑及提硅残渣为原料煅烧制备水泥。以硅、铝、铁浸出率为指标,在浸出过程中人为的控制杂质元素浸出,结合二次沉淀法生产出高纯度白炭黑,同时回收制备过程中产生的一次沉淀以及滤液;同时以物料与能量衡算计算出此工艺在工业系统中需要的原料及产品产生量。主要研究成果如下:针对某电厂的粉煤灰高硅低铝的特点,认为提取硅元素具有优势,采用碱溶解技术,以硅、铝、铁三种元素浸出率共同为指标,在浸出过程中有目地的进行预除杂,在优化的浸出工况下,Si O2、Al2O3、Fe2O3平均回收率依次为57.19%、6.97%、2.19%;同时结合提硅残渣的物相表征阐述了硅元素的迁移转化过程。采用二次沉淀法,以粉煤灰碱浸提硅液为前驱液,在二次较优沉淀p H下制备白炭黑,其纯度为96.7%,其余各项指标均满足HG/T 3061的标准要求。同时对一次沉淀物进行分离提取,分别得到铁源、铝源,其中铁源与铝源均可作为工业原料使用;同时对滤液回收得到氯化钠产品,其纯度达97.22%,满足GB/T5462规定的优级纯（＞96%）纯度标准,考虑其中可溶性钙镁（0.53%＜0.6%）,最终产品满足二级标准,可以直接用于工业需要。在提硅渣制备水泥的研究中,采用GSAS软件基于Rietveld法对水泥熟料物相进行定量分析,以铝酸三钙、硫铝酸钙、硅酸二钙等熟料百分含量为指标,研究发现以碱度系数的计算公式计算出理论值来配料,所得熟料的成分主要为铝酸三钙,后对一系列制备条件进行探究,结果发现随着碱度系数从0.98降低为0.65,孰料中硫铝酸钙含量由24.6%上升为54.13%,同时铝酸三钙从40.81%降为1.85%。并得出优化后工况:碱度系数0.65、煅烧温度1300℃、煅烧时间40 min,并以此时的熟料按照水灰比0.5制备20 mm×20 mm×20 mm水泥净浆试块,测量其7天及28天抗压强度依次为37.88 MPa、49.96 MPa,满足GB 20472所要求的32.5级硫铝酸盐水泥7天及28天抗压强度要求。在物料衡算工序计算中,计算得到每次处理1000 kg粉煤灰的物料流向图;在能量衡算计算中得到物料能量衡算总表。
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