钠钙硅渣脱碱制备水化硅酸钙的研究

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随着高铝粉煤灰替代铝土矿提取氧化铝技术在工业实践中的应用,产生了大量的高铝粉煤灰提铝渣,其中钠钙硅渣是高铝粉煤灰低钙烧结法提取氧化铝后的残渣,该渣中有效组分CaO和SiO2含量高,同时碱含量较高,这成为制约其综合利用的关键原因。因此对钠钙硅渣进行脱碱研究,将其中的碱相和硅钙相进行有效分离,达到有价元素分质利用的目的,使其硅钙相转变为无机材料,回收的碱循环用于氧化铝浸出,降低氧化铝生产成本,对氧化铝工业的发展有着十分积极的作用。本文以碱石灰低钙烧结高铝粉煤灰提铝产生的钠硅钙渣为原料,开展钠钙硅渣的脱碱工艺研究,通过单因素试验以及正交试验确定钠钙硅脱碱最佳工艺参数,进行脱碱机理分析,为大规模试验提供基本参数;在此基础上探讨了钠钙硅脱碱渣(脱碱产物-雪硅钙石)对含磷废水中磷的吸附性能。具体研究内容如下:(1)钠钙硅渣脱碱工艺。试验采用动态水热法研究了脱碱温度、脱碱时间、液固比以及脱碱剂掺量对钠钙硅脱碱率的影响。结果显示:反应时间对钠钙硅脱碱影响最为显著,其次是脱碱温度;在试验设定的脱碱剂掺量范围内,加入石灰乳脱碱剂因包裹效应不利于分解反应的进行,使钠钙硅渣脱碱效果降低,脱碱率减小;正交优选试验得到钠钙硅脱碱的最佳工艺参数为:脱碱温度T=170℃、脱碱时间t=120 min、液固比L/S=5、无需添加脱碱剂,在此条件下钠钙硅脱碱率可以达到95%以上,Na2O含量从24.19%降低到1%左右,脱碱效果明显。(2)脱碱产物-雪硅钙石对磷的吸附特性。以吸附剂投加量、初始磷浓度、初始溶液的pH值等作为吸附磷的影响因素,结果表明脱碱产物-雪硅钙石在投加量为4 g/L、初始磷浓度小于50 mg/L、pH值为5左右,具有最佳的除磷性能,去磷率能达到99%。通过对不同吸附材料吸附磷性能的综合比较发现,在投加量为0.3g,吸附100 m L 100 mg/L,pH为5的磷溶液,脱碱产物-雪硅钙石比其他吸附磷性能更优,去磷率达到78%以上。磷酸根离子在脱碱产物-雪硅钙石表面的吸附符合假二级动力学方程,等温吸附过程符合Langmuir型吸附模型,25℃下饱和吸附量为35.37 mg/g。
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