中國高鋁飛灰：資源與清潔利用技術

《中國高鋁飛灰：資源與清潔利用技術》是2019年化學工業出版社出版的圖書，作者是楊靜、馬鴻文等。

基本介紹

• 中文名：中國高鋁飛灰：資源與清潔利用技術
• 作者：楊靜，馬鴻文等
• 類別：工業技術類圖書
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2019年08月
• 定價：¥198.00
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787122338549

編輯推薦

本書是馬鴻文教授研究團隊，10餘年來從事利用高鋁粉煤灰等非傳統鋁資源提取氧化鋁技術的研究成果的系統總結。

1.提供了利用非傳統鋁土礦型鋁資源提取氧化鋁的工藝路線，建立了相應的技術體系。

2.按照發展循環經濟的理念，充分利用鋁、矽兩種主要組分，資源利用率高，加工過程符合清潔生產要求。

3.重點研究提鋁過程的關鍵科學問題——鋁矽酸鹽體系的化學平衡，如對反應原理、工藝能耗、物料平衡及矽鋁分離效率等。

內容簡介

2003年以來，著者研究團隊對中國北方十餘家電力、煤炭企業排放的高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石等二次資源提取氧化鋁關鍵技術進行了系統研究。本專著即是在上述研究的基礎上，對相關的學位論文、學術論文、技術報告和發明專利等進行系統總結和整理完成的；反映了著者團隊15年來秉承循環經濟理念，以期在煤炭、電力、冶金、化工、建材五大行業發展超級系統產業集群，從而實現清潔生產。

本書緒論部分系統論述了中國鋁資源與鋁材工業可持續發展問題。上篇提鋁關鍵技術，論述了以內蒙古、山西、陝西、寧夏等地熱電廠排放的高鋁粉煤灰為原料，採用酸鹼聯合法和鹼法提取氧化鋁與氫氧化鋁的關鍵技術；同時論述了利用高鋁煤矸石、霞石正長岩、高矽鋁土礦等非傳統鋁資源提取氧化鋁的相關技術。下篇相關套用技術；論述了以脫矽鹼液製備無機矽化合物、針狀矽灰石粉體等技術，高鋁粉煤灰提取稀有元素鎵關鍵技術，利用高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石及其剩餘矽鈣渣合成X型分子篩及製備莫來石陶瓷、微晶玻璃、礦物聚合材料、牆體材料等技術。書中對前人的相關研究成果也作了簡要介紹。

本專著內容重點反映了當前有關高鋁粉煤灰資源化利用技術的研究現狀和重要研究進展，對國內本領域研究和相關技術的產業化發展方向具有重要參考價值。本書適合礦產資源、化工、冶金、材料等專業領域以及煤炭、電力、建材、礦產品加工等行業的科研人員和技術人員使用，也可作為高等院校相關專業的參考書。

目錄

緒論中國鋁資源與鋁材工業可持續發展1

0.1中國鋁土礦資源產業概況1

0.1.1鋁土礦資源與儲量1

0.1.2鋁土礦生產與消費4

0.1.3鋁土礦貿易與展望5

0.2鋁土礦工業利用技術現狀6

0.3非傳統鋁資源研究概述10

0.3.1高鋁粉煤灰10

0.3.2高鋁煤矸石13

0.3.3高矽鋁土礦15

0.3.4霞石正長岩17

0.4提取氧化鋁關鍵反應與過程評價19

0.4.1石灰石燒結法技術19

0.4.2鹼石灰燒結法技術20

0.4.3兩步鹼溶法技術20

0.4.4鹼溶-燒結聯合法技術21

0.4.5酸浸溶出技術22

0.4.6純鹼燒結-酸浸技術22

0.5提取氧化鋁新技術：預脫矽-低鈣燒結法23

0.5.1基本工藝流程23

0.5.2鹼法工藝綜合對比評價24

0.5.3提鋁技術關聯產業效應27

0.6中國鋁材工業可持續發展29

0.6.1中國原鋁工業發展史29

0.6.2中國鋁材消費與展望30

0.6.3中國鋁材工業發展瓶頸32

0.6.4中國鋁材工業可持續發展33

參考文獻34

上篇提鋁關鍵技術39

第1章中國高鋁粉煤灰資源概述40

1.1粉煤灰概述40

1.2粉煤灰組成及物理性質41

1.2.1化學成分41

1.2.2物相組成42

1.2.3物理性質42

1.3粉煤灰的危害43

1.4粉煤灰資源化利用現狀43

1.4.1生產建築材料43

1.4.2提取空心微珠、漂珠、磁珠45

1.4.3生產多孔陶瓷濾料45

1.4.4製備莫來石陶瓷46

1.4.5製備賽隆陶瓷46

1.4.6製備微晶玻璃46

1.4.7合成分子篩47

1.4.8製取氧化鋁48

第2章預脫矽-低鈣燒結法提取氧化鋁技術50

2.1實驗原料及工藝流程50

2.1.1粉煤灰物相及化學成分50

2.1.2粉煤灰顆粒形態學52

2.1.3工藝流程54

2.2脫矽反應模擬及實驗55

2.2.1實驗原理55

2.2.2熱力學模擬56

2.2.3實驗方法57

2.2.4結果與討論57

2.2.5脫矽反應機理63

2.2.6微量元素豐度變化64

2.3濾餅燒結及溶出鋁65

2.3.1低鈣燒結法原理65

2.3.2燒結反應Gibbs自由能66

2.3.3燒結實驗方法68

2.3.4實驗結果與討論69

2.3.5燒結反應機理73

2.4燒結過程能耗計算74

2.4.1DSC法測定能耗基本原理75

2.4.2兩種燒結反應能耗測定75

2.4.3燒結能耗熱力學計算77

2.4.4DSC測定與熱力學計算值對比79

2.5矽鈣鹼渣回收鹼80

2.5.1實驗原理80

2.5.2熱力學模擬81

2.5.3實驗過程82

2.5.4結果與討論83

2.5.5矽鈣渣產物表征86

2.6工藝過程對比及環境影響評價87

2.6.1技術可行性分析87

2.6.2工藝過程對比評價88

第3章純鹼燒結-鹽酸浸出提取氧化鋁技術91

3.1原料分析與工藝流程91

3.1.1原料分析91

3.1.2工藝流程93

3.2原料燒結93

3.3矽鋁分離96

3.3.1pH值96

3.3.2鹽酸加入量97

3.3.3酸浸溫度102

3.4氯化鋁溶液除雜103

3.4.1鹼浸溶出105

3.4.2深度脫矽109

3.4.3除鈣實驗111

3.5氧化鋁製備112

3.6技術可行性及環境影響評價118

3.6.1工藝流程特點118

3.6.2環境影響評價119

第4章石灰石燒結法提取氧化鋁技術120

4.1工藝原理120

4.2氧化鋁溶出122

4.3超細氫氧化鋁製備127

4.3.1熟料自粉化與溶出氧化鋁127

4.3.2表面活性劑對製備氫氧化鋁的影響128

4.3.3碳化速率對製備氫氧化鋁的影響128

4.3.4溶液pH值對製備氫氧化鋁的影響129

4.3.5超細氫氧化鋁粉體表征129

第5章鹼石灰燒結法提取氧化鋁技術130

5.1研究現狀130

5.2工藝過程和原理131

5.2.1鹼石灰燒結法基本流程131

5.2.2反應原理132

5.3結果分析與討論135

5.3.1燒結過程135

5.3.2溶出過程137

5.3.3鋁酸鈉粗液脫矽138

5.3.4鋁酸鈉溶液碳分141

5.4工藝過程評價145

第6章純鹼燒結-鹼石灰溶出提取氧化鋁技術146

6.1實驗原料與工藝路線146

6.1.1高鋁粉煤灰原料146

6.1.2擬採取工藝路線148

6.2矽鋁分離及鋁酸鈉溶液製備149

6.2.1原料燒結149

6.2.2矽鋁分離153

6.2.3鋁酸鈉溶液製備159

6.3碳化分解製備超細氫氧化鋁160

6.3.1實驗原理160

6.3.2實驗方法163

6.3.3單因素實驗163

6.3.4正交實驗169

6.4超細α-Al2O3粉體製備172

6.4.1實驗部分172

6.4.2結果分析與討論173

第7章兩步鹼溶法提取氧化鋁技術176

7.1實驗原料與工藝流程176

7.1.1原料分析176

7.1.2原料預處理178

7.1.3實驗工藝流程178

7.2高鋁粉煤灰鹼溶脫矽179

7.2.1正交實驗179

7.2.2單因素實驗181

7.2.3脫矽前後物料的理化性質183

7.3製備鋁酸鈉粗液185

7.3.1鹼液溶出氧化鋁185

7.3.2鹼溶濾液初步脫矽189

7.3.3水合鋁酸鈣沉澱191

7.3.4鋁酸鈉粗液製備193

7.4氧化鋁製備195

7.4.1鋁酸鈉粗液深度脫矽195

7.4.2碳分法製備氫氧化鋁197

7.4.3煅燒製備氧化鋁200

7.5與石灰石燒結法對比201

7.5.1工藝過程對比202

7.5.2資源消耗量對比203

7.5.3“三廢” 排放量對比203

7.5.4產品方案對比203

第8章預脫矽-改良鹼石灰燒結法提取氧化鋁技術204

8.1高鋁粉煤灰原料204

8.1.1化學成分204

8.1.2物相組成204

8.1.3粒度分布204

8.2磁選除鐵實驗205

8.2.1磁選實驗條件205

8.2.2磁選結果分析205

8.3高鋁粉煤灰鹼溶脫矽207

8.3.1反應原理207

8.3.2實驗過程207

8.3.3結果分析208

8.4生料燒結及氧化鋁溶出209

8.4.1反應原理209

8.4.2生料燒結210

8.4.3氧化鋁溶出212

8.5鋁酸鈉粗液脫矽及製備氫氧化鋁213

8.5.1一段脫矽214

8.5.2二段脫矽214

8.5.3碳化分解214

8.5.4氫氧化鋁製品表征215

8.6矽鈣鹼渣回收鹼216

8.6.1反應原理216

8.6.2實驗過程217

8.6.3結果分析217

8.7矽鈣渣製備輕質牆體材料218

8.7.1反應原理218

8.7.2實驗過程218

8.7.3結果分析219

第9章高鋁煤矸石提取氧化鋁技術222

9.1煤矸石資源概述222

9.2煤矸石製備氫氧化鋁研究現狀224

9.3實驗流程224

9.4原料預處理225

9.4.1原料分析225

9.4.2原料煅燒225

9.4.3鹼液預脫矽226

9.5脫矽濾餅燒結228

9.5.1反應原理和實驗過程229

9.5.2結果分析與討論230

9.6燒結熟料溶出234

9.6.1反應原理和實驗過程234

9.6.2結果分析與討論235

9.7鋁酸鈉溶液分解237

9.7.1反應原理和實驗過程237

9.7.2結果分析與討論238

9.8工藝過程環境影響評價248

9.8.1燒結反應能耗248

9.8.2氫氧化鋁煅燒能耗249

9.8.3資源消耗量251

9.8.4工藝能耗251

第10章高矽鋁土礦提取氧化鋁技術253

10.1脫矽預處理技術253

10.1.1物理選礦253

10.1.2化學選礦254

10.1.3生物選礦255

10.2基本工藝流程255

10.3高矽鋁土礦物相分析256

10.3.1原礦物相分析256

10.3.2礦物嵌布特徵257

10.4脫矽選礦實驗258

10.4.1不同磨礦粒度的重選259

10.4.2重選中礦的浮選259

10.4.3重選尾礦的浮選260

10.4.4全流程閉路實驗261

10.5鋁土尾礦燒結262

10.5.1實驗原料263

10.5.2實驗原理264

10.5.3燒結反應熱力學分析264

10.5.4實驗方法266

10.5.5結果與討論267

10.6燒結熟料溶出270

10.6.1實驗原理270

10.6.2實驗方法271

10.6.3結果與討論271

10.7工藝過程環境影響評價273

第11章假榴正長岩提取氧化鋁技術277

11.1原料燒結及水熱浸出277

11.1.1原料物相分析277

11.1.2原料燒結實驗278

11.1.3燒結產物水浸280

11.2水化鋁矽酸鹽溶出鋁282

11.2.1基本反應原理282

11.2.2實驗方法283

11.2.3結果與討論284

11.2.4矽鈣鹼渣回收鹼288

11.3降低鋁酸鈉溶液苛性比289

11.3.1高苛性比鋁酸鈉溶液預脫矽289

11.3.2鋁的沉澱實驗290

11.3.3鋁酸鈉粗液製備292

11.4鋁酸鈉粗液純化294

11.4.1深度脫矽實驗294

11.4.2除鈣實驗298

11.5氧化鋁製備298

11.5.1鋁酸鈉溶液碳化分解298

11.5.2氫氧化鋁煅燒304

11.6工藝過程環境影響評價307

11.6.1燒結反應能耗計算307

11.6.2資源消耗對比310

11.6.3能源消耗對比311

11.6.4三廢排放量對比312

11.6.5產品方案對比313

第12章霞石正長岩提取氧化鋁技術314

12.1實驗原料與實驗流程314

12.1.1實驗原料314

12.1.2實驗流程315

12.2精礦生料燒結317

12.2.1反應原理317

12.2.2實驗方法317

12.2.3結果與討論318

12.3燒結熟料溶出鋁323

12.3.1反應原理323

12.3.2實驗方法324

12.3.3結果與討論324

12.4氫氧化鋁製備325

12.4.1鋁酸鈉（鉀）粗液脫矽325

12.4.2碳化分解法製備氫氧化鋁329

12.5矽鈣鹼渣回收鹼332

12.5.1反應原理333

12.5.2實驗方法334

12.5.3結果與討論334

12.6資源消耗量對比337

第13章霓輝正長岩提取氧化鋁技術339

13.1原料燒結及水浸339

13.1.1原料物相分析339

13.1.2原礦生料燒結340

13.1.3燒結物料水浸341

13.2水浸濾餅鹼液溶出鋁343

13.2.1鹼液溶出鋁343

13.2.2鹼浸渣回收鹼345

13.3鋁酸鈉粗液製備347

13.3.1鹼浸濾液預脫矽348

13.3.2鋁酸鈣沉澱354

13.3.3鋁酸鈣溶解357

13.4鋁酸鈉粗液純化358

13.5氧化鋁製備359

13.5.1碳分法製備氫氧化鋁359

13.5.2氫氧化鋁製品性能表征364

13.5.3氫氧化鋁煅燒365

13.5.4氧化鋁製品性能表征366

13.6工藝過程環境影響評價368

13.6.1技術可行性368

13.6.2環境影響評價368

上篇參考文獻370

下篇相關套用技術379

第14章脫矽鹼液製備針狀矽灰石技術380

14.1矽灰石的性質及用途380

14.1.1理化性質380

14.1.2工業用途381

14.2高鋁粉煤灰鹼溶脫矽382

14.2.1反應原理與實驗方法382

14.2.2實驗結果分析382

14.3矽酸鈉鹼液製備矽灰石385

14.3.1反應原理385

14.3.2水合矽酸鈣製備386

14.3.3硬矽鈣石合成387

14.3.4矽灰石製備及表征389

14.4矽酸鉀鹼液製備矽灰石391

14.4.1實驗原料與工藝流程391

14.4.2矽酸鉀鹼液苛化392

14.4.3針狀硬矽鈣石合成395

14.4.4硬矽鈣石晶化反應動力學400

14.4.5矽灰石製備及表征404

第15章矽酸鈉鹼液製備白炭黑技術408

15.1研究現狀概述408

15.2製備白炭黑實驗流程409

15.3碳化法製備偏矽酸膠體410

15.3.1矽酸鈉液體製備410

15.3.2實驗原理及方法411

15.3.3實驗結果與討論411

15.3.4碳化反應機理416

15.3.5碳化反應動力學420

15.4偏矽酸膠體除雜422

15.4.1實驗原料422

15.4.2反應機理423

15.4.3水洗除雜423

15.4.4乾燥煅燒425

15.5白炭黑製品性能表征425

15.5.1化學成分及結構425

15.5.2比表面積與孔徑分布426

15.5.3熱學性質427

15.5.4紅外光譜429

15.5.5微觀形貌429

15.5.629Si核磁共振譜430

15.6偏矽酸膠體表面改性431

15.6.1改性原理431

15.6.2表面活性劑432

15.6.3改性實驗432

15.6.4製品性能表征437

第16章矽酸鈉鹼液製備氧化矽氣凝膠技術440

16.1研究現狀概述440

16.2實驗流程441

16.3原料中溫燒結441

16.3.1原料化學成分及物相分析441

16.3.2粉煤灰原料燒結443

16.3.3燒結反應動力學447

16.4矽鋁分離449

16.4.1鹽酸溶浸449

16.4.2硫酸溶浸456

16.5氣凝膠製備與性能457

16.5.1實驗過程457

16.5.2製品性能457

16.6矽酸溶膠製備氣凝膠462

16.6.1製備原理462

16.6.2實驗過程與結果分析462

16.6.3製品性能表征465

第17章高鋁粉煤灰泡塑吸附法提取鎵技術471

17.1研究現狀概述471

17.1.1鎵的理化性質472

17.1.2鎵的工業用途472

17.1.3鎵的工業生產475

17.1.4鎵提取分離技術476

17.2實驗儀器與試劑478

17.2.1儀器478

17.2.2試劑478

17.3實驗方法478

17.3.1聚氨酯泡塑處理478

17.3.2靜態吸附鎵方法479

17.3.3鎵的洗脫479

17.3.4實驗原理479

17.3.5實驗流程479

17.3.6原料預處理479

17.3.7原料中鎵含量測定480

17.4實驗結果與討論481

17.4.1鎵的標準曲線481

17.4.2提取鎵正交實驗482

17.4.3聚氨酯泡塑吸附鎵單因素實驗483

17.4.4鎵吸附機理485

17.4.5鎵解吸實驗487

17.4.6鎵提取效果488

17.4.7泡塑的再生489

第18章矽鈣渣製備矽灰石超細粉體技術490

18.1研究現狀概述490

18.2原料預處理流程491

18.3矽鈣鹼渣回收鹼493

18.3.1反應原理493

18.3.2實驗過程495

18.3.3結果分析與討論496

18.4矽鈣渣製備矽灰石498

18.4.1原料物相分析498

18.4.2製備工藝過程498

18.4.3鹼回收條件對矽灰石形貌的影響503

18.5製備矽灰石反應動力學506

18.5.1理論基礎507

18.5.2反應動力學509

18.6矽灰石製品表征513

18.6.1化學成分及物相513

18.6.2粒度分布514

18.6.3微觀形貌514

18.7纖維狀矽灰石合成515

18.7.1合成工藝516

18.7.2結果分析與討論516

第19章矽鈣渣製備矽灰石微晶玻璃技術518

19.1研究現狀概述518

19.1.1研究背景518

19.1.2研究現狀518

19.1.3微晶玻璃製備方法520

19.1.4微晶玻璃的用途521

19.2製備工藝523

19.2.1實驗原料523

19.2.2實驗原理和工藝過程523

19.2.3實驗配方設計524

19.3製品物相和性能表征526

19.3.1物相分析526

19.3.2顯微形貌527

19.3.3抗折強度527

19.4製備工藝最佳化528

19.4.1基礎玻璃配方最佳化528

19.4.2熱處理條件最佳化528

19.4.3微晶玻璃製品表征529

19.4.4工藝條件對製品性能的影響531

第20章高鋁粉煤灰製備莫來石微晶玻璃技術535

20.1研究現狀概述535

20.1.1粉煤灰製備微晶玻璃535

20.1.2粉煤灰製備莫來石微晶玻璃536

20.2製備工藝和原理538

20.2.1實驗原料538

20.2.2製備工藝539

20.3製品性能表征539

20.3.1巨觀性能539

20.3.2微觀性能540

20.4結果分析與討論540

20.4.1顯微結構540

20.4.2主要理化性能541

20.4.3莫來石晶化反應542

20.4.4與同類研究對比542

第21章高鋁粉煤灰製備堇青石微晶玻璃技術543

21.1研究現狀概述543

21.1.1製備方法544

21.1.2主要性能與用途546

21.1.3研究現狀548

21.2微晶玻璃技術發展549

21.3基礎玻璃熔制550

21.3.1實驗方法550

21.3.2結果分析551

21.4玻璃晶化處理551

21.4.1差熱分析551

21.4.2燒結法工藝551

21.5製品性能表征552

第22章高鋁粉煤灰製備莫來石陶瓷技術554

22.1研究現狀概述554

22.2製備工藝與製品性能555

22.2.1實驗原料與製備工藝555

22.2.2工藝條件對製品性能的影響556

22.2.3製品性能指標561

22.3相組成、結構及莫來石含量對力學性能的影響563

22.3.1顯微結構及物相組成563

22.3.2莫來石含量及影響因素568

22.3.3力學性能的影響因素570

22.4莫來石晶體化學572

22.4.1晶體化學與晶體結構572

22.4.2Ti4 固溶與晶體結構573

22.4.3Fe3 固溶與晶體結構573

22.5燒結反應機理574

22.5.1燒結類型574

22.5.2燒結過程575

22.5.3晶粒長大576

22.6晶化反應熱力學580

22.6.1莫來石晶化反應580

22.6.2晶化反應熱力學分析581

22.7晶化反應動力學582

22.7.1燒結過程的物相轉變582

22.7.2晶化反應動力學584

第23章高鋁粉煤灰合成13X型分子篩技術587

23.1實驗原料分析587

23.2前驅物製備588

23.2.1實驗流程588

23.2.2燒結條件588

23.2.3物相組成589

23.3水熱晶化反應589

23.3.1體系組成589

23.3.2實驗方法590

23.3.3合成條件590

23.4合成產物性能表征592

23.4.1晶體結構593

23.4.2晶體化學596

23.4.3顯微形貌596

23.4.4物理性能597

23.4.5體系組成對產物的影響599

第24章粉煤灰製備礦物聚合材料技術600

24.1礦物聚合材料概述600

24.1.1性能和用途600

24.1.2研究進展601

24.2實驗原料603

24.2.1粉煤灰原料及預處理603

24.2.2偏高嶺石605

24.2.3水玻璃608

24.2.4氫氧化鈉608

24.2.5標準砂608

24.3礦物聚合材料製備609

24.3.1實驗流程609

24.3.2正交實驗609

24.3.3單因素實驗611

24.4材料製品性能表征613

24.4.1微觀結構613

24.4.2基體相化學成分616

24.4.3理化性能617

24.5鋁矽酸鹽聚合反應機理619

24.5.1偏高嶺石結構變化619

24.5.2粉煤灰相結構變化628

24.5.3聚合反應機理633

24.5.4與矽酸鹽水泥對比634

24.6技術可行性與環境影響評價635

24.6.1技術可行性分析635

24.6.2環境影響分析635

第25章粉煤灰製備輕質牆體材料技術638

25.1研究現狀概述638

25.2輕質牆材製備過程640

25.2.1實驗原料640

25.2.2製備過程643

25.3製品結構與性能647

25.3.1物相組成647

25.3.2顯微結構647

25.3.3物理性能650

25.4材料固化反應機理652

25.4.1礦聚材料形成過程652

25.4.2X射線物相分析654

25.4.3掃描電鏡分析655

25.4.4紅外光譜分析656

25.5技術可行性分析657

25.5.1工藝流程評價657

25.5.2製品性能評價658

第26章煤炭固體廢物資源化利用技術659

26.1研究現狀概述659

26.1.1煤炭固廢排放量659

26.1.2煤炭固廢污染660

26.1.3煤炭固廢資源化利用660

26.2高嶺石相變及矽鋁活性661

26.2.1研究背景661

26.2.2樣品製備與測定條件662

26.2.3高嶺石相變特徵662

26.2.4煅燒高嶺石的活性669

26.3礦聚材料製備及性能表征671

26.3.1研究現狀概述671

26.3.2製備工藝及實驗結果671

26.3.3製品性能及影響因素675

26.4材料固化過程及反應機理678

26.4.1材料固化過程678

26.4.2聚合反應機理680

下篇參考文獻690

附錄著者團隊有關學位論文、發明專利和研究論文目錄700

後記705