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铝灰资源化制备混凝剂研究进展

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：郑怀礼张威震刘霜孙强江欣承丁魏重庆大学环境与生态学院

二次资源的有效利用和环境污染的防治逐渐成为关注焦点。作为一种潜在的二次资源，铝灰具有丰富的储量但利用率，其资源化利用备受关注。通过制备水处理混凝剂，不仅有利于节约资源、降低成本，还能有效解决铝灰无害处理的难题。总结利... 详细信息

二次资源的有效利用和环境污染的防治逐渐成为关注焦点。作为一种潜在的二次资源，铝灰具有丰富的储量但利用率，其资源化利用备受关注。通过制备水处理混凝剂，不仅有利于节约资源、降低成本，还能有效解决铝灰无害处理的难题。总结利用铝灰制备铝系混凝剂的重要原料（铝酸钙）以及5种铝灰基混凝剂（硫酸铝、聚硫酸铝、聚硫氯化铝、聚硫酸铝铁和聚氯化铝）的特点、制备方法和研究进展，分析了铝灰基混凝剂生产的经济效益。同时发现铝灰基混凝剂的规模化应用仍面临一些挑战，需从提高产品核心竞争力和填补相关政策的空白入手，以实现水处理行业和铝工业的高质量、绿色和可持续发展，并带来显著的经济和环境效益。

关键词：混凝剂铝灰聚氯化铝铝酸钙资源化利用

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二次铝灰脱氮制备铝酸钙的实验研究

轻金属 2024年第5期 9-15,46页

作者：乔晨阳陈喜平虎兴茂郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001 绿色选冶与加工国家地方联合工程研究中心河南郑州450001 国家电投集团宁夏能源铝业科技工程有限公司宁夏青铜峡751603

铝及铝材熔铸过程产生的铝灰中含有大量氧化铝,是重要的二次含铝资源。作为铝工业的危险固体废弃物,铝灰可以转化为价值较高的铝酸钙、氢氧化铝等产品。本文以二次铝灰为原料、碳酸钙为药剂制备铝酸钙,探讨了钙铝比、保温时间及焙烧温... 详细信息

铝及铝材熔铸过程产生的铝灰中含有大量氧化铝,是重要的二次含铝资源。作为铝工业的危险固体废弃物,铝灰可以转化为价值较高的铝酸钙、氢氧化铝等产品。本文以二次铝灰为原料、碳酸钙为药剂制备铝酸钙,探讨了钙铝比、保温时间及焙烧温度对铝酸钙制备工艺的影响,结果表明:在钙铝比1.1~1.2,保温时间1.25~1.5 h,焙烧温度1150~1200℃的条件下,产物中C_(12)A_7的质量分数较高。各因素影响的次序是:钙铝比的影响显著,保温时间次之,焙烧温度最弱。在钙铝比1.2、保温时间1.5 h、焙烧温度1150℃的条件下制备了铝酸钙,产品中C_(12)A_7的质量分数为75.1%,含少量镁铝尖晶石和硅酸盐。初步探讨了二次铝灰中氧化铝和碳酸钙的固-固反应机理。

关键词：二次铝灰铝酸钙钙铝比焙烧

CaO对MgAl_(2)O_(4)材料和ZrO_(2)-MgAl_(2)O_(4)材料侵蚀机制研究

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耐火材料 2024年第3期58卷 199-203页

作者：刘中飞吴锋李心慰梁效诚罗旭东钱国华辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山114051 泰州市旺鑫耐火材料有限公司江苏泰州225503

为了研究CaO对MgAl_(2)O_(4)材料和ZrO_(2)-MgAl_(2)O_(4)材料的侵蚀机制,以MgAl_(2)O_(4)微粉、脱硅锆微粉和分析纯碳酸钙为原料,将碳酸钙煅烧、粉碎后得CaO微粉,以MgAl_(2)O_(4)粉和CaO粉质量比为4∶1制备了MgAl_(2)O_(4)材料,以脱硅锆粉、MgAl_(2)O_(4)粉、CaO粉质量比为3∶4∶1制备了ZrO_(2)-MgAl_(2)O_(4)材料,并分别于1500、1600、1700℃保温3 h煅烧。利用相图和热力学计算分析了体系中可能发生的反应,利用XRD和SEM分析了烧后试样的物相组成和显微结构。结果表明:对于MgAl_(2)O_(4)材料,CaO与MgAl_(2)O_(4)会反应生成低熔点CaO·Al_(2)O_(3)和12CaO·7Al_(2)O_(3)。对于ZrO_(2)-MgAl_(2)O_(4)材料,大量CaO与ZrO_(2)反应生成高熔点c-ZrO_(2)和CaZrO_(3),而剩余少量CaO与MgAl_(2)O_(4)反应生成CaO·Al_(2)O_(3),减少了低熔点相的生成。

关键词： MgAl_(2)O_(4) ZrO_(2)-MgAl_(2)O_(4) CaZrO_(3) 铝酸钙

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铝酸钙飞灰中钾的回收利用工艺研究

无机盐工业 2023年第10期55卷 121-127页

作者：杨红军王敏戈海文乔友民乔子洋中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810008 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁810008 青海省盐湖资源化学重点实验室青海西宁810008 河南亿水源净水材料科技有限公司河南焦作454450

钾是植物营养元素之一,中国是农业大国,同时又是十分缺钾的国家,每年需进口大量钾肥(主要是氯化钾)以满足农业生产的需要。煅烧法生产铝酸钙过程中副产固体废弃物——飞灰,飞灰中包含氯化钾、钾芒硝、钾石膏、硬石膏等矿物,其中氯化钾... 详细信息

钾是植物营养元素之一,中国是农业大国,同时又是十分缺钾的国家,每年需进口大量钾肥(主要是氯化钾)以满足农业生产的需要。煅烧法生产铝酸钙过程中副产固体废弃物——飞灰,飞灰中包含氯化钾、钾芒硝、钾石膏、硬石膏等矿物,其中氯化钾和钾芒硝属水溶性矿物,水溶性钾质量分数高达23.52%,对其进行回收利用是十分必要的。飞灰的矿物组成表征及相图分析结果表明:采用热溶-蒸发-冷结晶工艺可高效回收飞灰中的钾,联产硫酸钾和氯化钾等含钾产品。该工艺研究结果表明:优选工艺条件为热溶和冷结晶温度分别为90℃和25℃、液固质量比为3.4∶1、溶浸时间为1 h;在此条件下经6次连续浸取可溶解95%左右的钾,蒸发水量控制与理论分析一致,钾的结晶收率可达81.3%。研究表明对于铝酸钙飞灰中的钾可采用溶解-结晶工艺进行回收以生产硫酸钾和氯化钾等产品。

关键词：铝酸钙飞灰水溶性钾硫酸钾氯化钾

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铝灰中有害元素脱除及钙化转相制备铝酸钙

中国冶金 2023年第6期33卷 115-121页

作者：谢明壮单迪韩金珊吴泽港刘风琴赵洪亮北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 鞍钢集团有限公司鞍钢集团矿业有限公司辽宁鞍山114001

铝灰是铝工业产生的危险固体废弃物,其中含有氯、氮等有害元素和较多的氧化铝,具备危废和资源的双重属性。为了实现铝灰中有害物质的脱除和氧化铝资源的回收利用,基于铝灰化学成分及物相组成分析,开展铝灰高温脱氮除氯及钙化转相制备铝... 详细信息

铝灰是铝工业产生的危险固体废弃物,其中含有氯、氮等有害元素和较多的氧化铝,具备危废和资源的双重属性。为了实现铝灰中有害物质的脱除和氧化铝资源的回收利用,基于铝灰化学成分及物相组成分析,开展铝灰高温脱氮除氯及钙化转相制备铝酸钙试验,研究铝灰制备铝酸钙反应过程热力学、配比及温度对产物物相的影响。研究结果表明,在1 300℃下焙烧1 h,铝灰中的有害组分在高温下得以有效脱除,氮和氯元素脱除率分别为98.16%和99.33%;当物料Al_(2)O_(3)和CaO的质量比为0.36~1.79、控制焙烧温度为1 320℃时,可获得以7Al_(2)O_(3)·12CaO为主要物相的低熔点铝酸钙产品,所得到的铝酸钙产品可满足普通型炼钢用预熔型铝酸钙产品质量标准要求。

关键词：铝灰焙烧转相铝酸钙脱毒资源化利用

NaAlO_(2)对贻贝质碳铝酸盐胶凝材料水化和性能的影响

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硅酸盐学报 2023年第11期51卷 2763-2779页

作者：刘源涛董必钦邢锋王琰帅深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室广东深圳518060

海洋是地球系统中最大的碳库,我国海水贝类总产量大。大部分贝类仅利用其食用价值,贝壳作为固体废弃物随意堆放或掩埋。为提升贝类废弃物利用率,本论文研究了NaAlO_(2)对贝壳粉-铝酸钙胶凝体系水化进程、固液相组成、孔隙结构及力学性... 详细信息

海洋是地球系统中最大的碳库,我国海水贝类总产量大。大部分贝类仅利用其食用价值,贝壳作为固体废弃物随意堆放或掩埋。为提升贝类废弃物利用率,本论文研究了NaAlO_(2)对贝壳粉-铝酸钙胶凝体系水化进程、固液相组成、孔隙结构及力学性能的影响机理。结果表明:NaAlO_(2)加速水化进程,缩短凝结时间,略微提高硬化基体的密实度与力学性能。NaAlO_(2)显著影响固液相组成。NaAlO_(2)的加入提升了孔溶液的碱度,增强了CaCO_(3)的反应性,使胶凝体系更倾向生成稳定相单碳型水化碳铝酸钙(C_(4)AcH_(11)),并降低不稳定相水化铝酸一钙(CAH_(10))的含量。养护28 d时,3.75‰、5.00‰NaAlO_(2)组样品分别生成13.0%与13.6%的C_(4)AcH_(11),且不含CAH_(10)。但由于NaAlO_(2)提升了碱度,微晶AH3相的晶粒尺寸增大、胶凝特性降低。因此,过量的NaAlO_(2)会导致力学性能下降。贻贝质碳铝酸盐胶凝材料在海洋土木工程建设领域具有应用前景。

关键词：贝壳粉铝酸钙单碳型水化碳铝酸钙三水氧化铝

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铝酸钙催化重油裂解-气化工艺

石油学报（石油加工） 2021年第2期37卷 384-390页

作者：王荣斌陕西延长石油(集团)有限责任公司炼化公司陕西延安727406

分别以FCC催化剂、石英砂、碱性铝酸钙为接触剂,在流化床反应器上对胜利减压渣油进行裂解-气化实验,考察接触剂的性能,优化裂解工艺条件。另外,在800℃下,将铝酸钙上的沉积焦炭与水蒸气、氧气反应转化为合成气,考察焦炭气化转化率及气... 详细信息

分别以FCC催化剂、石英砂、碱性铝酸钙为接触剂,在流化床反应器上对胜利减压渣油进行裂解-气化实验,考察接触剂的性能,优化裂解工艺条件。另外,在800℃下,将铝酸钙上的沉积焦炭与水蒸气、氧气反应转化为合成气,考察焦炭气化转化率及气化产物组成。结果表明:与FCC催化剂和石英砂相比,碱性铝酸钙能抑制结焦,提高液相产物收率;当反应温度为600℃,剂/油质量比及水/油质量比分别为8.1、0.5时,减压渣油转化率可达95.12%,液相产物收率达67.27%,而焦炭产率仅为8.39%;铝酸钙上的焦炭转化率在95%以上,生成的合成气中H2体积分数高达47.69%。

关键词：减压渣油铝酸钙裂解气化

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含硼铝酸钙熟料的高温成矿机理及其浸出性能

中国有色金属学报 2014年第6期24卷 1663-1670页

作者：潘晓林董凯伟侯宪林于海燕涂赣峰毕诗文东北大学材料与冶金学院沈阳110819

以分析纯化学试剂CaO、Al_2O_3、SiO_2和B_2O_3为原料,研究添加不同B_2O_3含量的CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系在1350℃烧结时铝酸钙熟料的自粉性能、物相形成规律、微观组织形貌及其元素分布和Al_2O_3的浸出性能,并通过XRF、XRD和SEM-EDS等... 详细信息

以分析纯化学试剂CaO、Al_2O_3、SiO_2和B_2O_3为原料,研究添加不同B_2O_3含量的CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系在1350℃烧结时铝酸钙熟料的自粉性能、物相形成规律、微观组织形貌及其元素分布和Al_2O_3的浸出性能,并通过XRF、XRD和SEM-EDS等手段探讨其作用机理。结果表明:B_2O_3促进2CaO.Al_2O_3·SiO_2的生成,并抑制β-2CaO·SiO_2向γ-2CaO.SiO_2的转变,明显降低熟料的自粉性能;B_2O_3在铝酸钙熟料中均匀分布,其加入使铝酸钙熟料中12CaO·7Al_2O_3和CaO·Al_2O_3的晶胞参数增加,固溶至铝酸钙晶体中引起晶胞的扩胀;铝酸钙熟料的Al_2O_3浸出率随着B_2O_3含量的增加急剧下降,当B_2O_3添加量由0增加到0.20%(质量分数)时,Al_2O_3浸出率由95.01%降低至72.03%,添加B_2O_3后铝酸钙熟料中生成的2CaO·Al_2O_3·SiO_2和难以浸出的12CaO·7Al_2O_3是其Al_2O_3浸出率明显降低的主要原因。

关键词： CaO-SiO2-Al2O3三元系 B2O3 铝酸钙物相组成浸出

Na_2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

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化工学报 2015年第4期66卷 1551-1556页

作者：田勇攀涂赣峰潘晓林于海燕东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110819

以分析纯试剂Ca CO3、Al2O3和Na2CO3为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na2O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na2O掺杂Ca O-Al2O3体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当Ca O和Al2O3的摩尔比为1.0时,Ca O... 详细信息

以分析纯试剂Ca CO3、Al2O3和Na2CO3为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na2O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na2O掺杂Ca O-Al2O3体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当Ca O和Al2O3的摩尔比为1.0时,Ca O-Al2O3体系铝酸钙由Ca O·Al2O3和12Ca O·7Al2O3组成,而Na2O掺杂铝酸钙熟料由Ca O·Al2O3、12Ca O·7Al2O3、Na2O·Al2O3和Na4Ca3(Al O2)10组成。除形成含Na2O化合物外,熟料中掺杂的Na2O固溶于12Ca O·7Al2O3中,而Ca O·Al2O3中几乎不含Na2O。随着熟料中Na2O掺杂量的升高,12Ca O·7Al2O3和Na4Ca3(Al O2)10的含量逐渐增加,Ca O·Al2O3的含量逐渐降低;12Ca O·7Al2O3和Na4Ca3(Al O2)10的结晶度逐渐降低,Ca O·Al2O3的结晶度逐渐升高。Na2O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中Ca CO3的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。

关键词： Na2O掺杂烧结铝酸钙浸取物相转化