燃烧固硫灰渣水热法制备硫酸钙晶须的研究

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硫酸钙晶须具有优良的力学性质、机械强度,再生性能好,成本低,是一种重要的复合材料性能增强组元,广泛应用于造纸、复合材料增强、摩擦材料、环境工程过滤、沥青改性、涂料、油漆等领域。燃煤固硫灰渣是循环流化床法燃煤发电锅炉中产生的废渣,难处理、利用率极低。大量燃煤固硫灰渣的堆放造成很多环境问题,因此对其资源化综合利用迫在眉睫。本文结合国内外硫酸钙晶须的制备、研究利用及燃煤固硫灰渣的研究利用现状,研究了燃煤固硫灰渣制备硫酸钙晶须的水热条件及固硫灰渣基硫酸钙晶须的表征,分析探讨了固硫灰渣基硫酸钙晶须制备的水热机理。  首先,对燃煤固硫灰渣原样进行了分析,得出:本实验所用燃煤固硫灰渣是一种红褐色的疏松多孔的不规则细颗粒;其主要化学成分为SiO2、CaO、SO3、Fe2O3、Al2O3等;其主要物相组成为石英(SiO2)、硬石膏(CaSO4)、赤铁矿(Fe2O3);其pH≈10.0<12.5,不构成腐蚀性的危险废弃物;其放射性测试结果达到《GB6566-2001》的A类标准,为放射性达标建材。  然后,采用不同的预处理方式对固硫灰渣进行处理,包括水洗、硫酸酸洗、盐酸酸洗。以处理后的固硫灰渣为原料在一定的条件下采用水热法制备硫酸钙晶须,通过SEM、XRD测试结果探讨了固硫灰渣制备硫酸钙晶须的可行性,并分析了不同预处理方式对产物形貌和物相的影响。结果得出,硫酸酸洗的预处理方式最佳。  再然后,以燃煤固硫灰渣为原料,采用水热合成法制备硫酸钙晶须,主要考察了水热温度、反应时间、初始固液比、pH值、产物干燥温度对硫酸钙晶须形貌的影响。结果得出燃煤固硫灰渣制备硫酸钙晶须的最佳水热条件为:水热温度140℃、反应时间2.5h、初始固液质量比1∶35、0.05mol/L的硫酸添加5ml、产物干燥温度110℃。所得产物为单斜晶系CaSO4·0.5H2O晶须,其直径在3~8μm,平均长径比60~80。  最后,对固硫灰渣水热制备硫酸钙晶须的机理进行了简单的分析探讨,为固硫灰渣的进一步开发利用提供一定的理论基础。
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