论文部分内容阅读
硅渣土是铝土矿与硫酸在加压条件下生成水处理剂(A12(SO4)3)时产生的固体废弃物。目前,硅渣土主要用于水泥、瓷砖的生产,产品品质低,且用量有限,大部分以废渣堆集,既浪费资源,又污染环境。硅渣土富含硅和少量铝及钛等元素,可用于生产含硅产品。本文通过采用活化剂-Na2C03在高温下焙烧活化原料,然后用水浸出,并以此浸出液为原料采用硫酸沉淀法制备白炭黑产品,开发了一条处理硅渣土的新工艺。硅渣土焙烧-浸出的最佳工艺条件为:焙烧温度800 ℃,活化剂-Na2C03加入量35 g,焙烧时间20 min,液固比7:1,浸出温度90 ℃,浸出时间1.5 h,搅拌速度300r/min,洗液体积30ml/次,Si02的溶出率达到79.13%,A1203的溶出率仅为8.24%,Ti02的溶出率为47.95%。采用响应曲面法拟合二氧化硅溶出率的二阶响应曲面模型精确合理,能够用于硅渣土中二氧化硅溶出率的分析和预测,且焙烧温度..无水碳酸钠量和浸出温度对二氧化硅溶出率交互影响非常显著。综合考虑二氧化硅溶出率和成本,确定二氧化硅溶出率的工艺参数优化结果:焙烧温度为850 ℃附近,无水碳酸钠35 g附近,浸出温度90 ℃附近。进一步验证了浸出原料的工艺条件。以浸出最佳工艺条件下得到的浸出液为原料,采用硫酸沉淀法制备白炭黑产品,其最佳工艺条件为:反应温度80 ℃,体系终点pH值=4,反应时间1.0 h,煅烧温度为700 ℃,煅烧时间30 min,搅拌速度为200r/min。所得产品采用FTIR、XRD、BET、SEM、SEM-EDS、XPS等方法进行了表征。定性和定量分析结果表明,所制备的产品确实为白炭黑,产品纯度95.07%,白度92.90%,比表面积29.38 m2/g,孔容 0.36 m3/g,平均孔径 31.05 nm。本论文采用碱性焙烧,用水浸出硅渣土,经制备、洗涤、干燥、煅烧等工艺处理,得到了纯度高的市场需求量大的白炭黑产品,论文在原料浸出工艺技术和产品选取硅源具有创新性。本课题属于固体废弃物资源循环再利用技术,可解决水处理剂生产企业的废物处理问题,具有明显的社会价值和经济效益。