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粉煤灰是煤炭没有完全燃烧在烟道聚集下来的细灰,大量存在火力发电厂,是一种工业的固体废弃物。工业的高速发展伴随着大量粉煤灰的出现,污染着我们的环境。然而粉煤灰中含有的大量有益元素可供我们回收,回收其中的硅、铝元素制备含铝白炭黑提高了粉煤灰的附加值而且保护了我们的生态环境。 白炭黑主要成分是SiO2,一种疏松多孔的白色粉末。随着白炭黑的应用普及,种类发展越来越多,通过添加改性剂提高白炭黑的质量是一种有效途径。含铝白炭黑是一种高附加值的特殊白炭黑,应用范围广泛。 本文主要研究了以电厂粉煤灰为原料,通过纯碱焙烧、浸出及沉积等过程一步法制备含铝白炭黑的新型工艺。本文重点研究了酸溶溶出液沉积制备含铝白炭黑和碱溶溶出液沉积制备含铝白炭黑两部分。 酸溶溶出液沉积制备白炭黑部分主要考察了沉积pH,沉积温度,沉积转速和沉积时间等单因素对沉积效果和产品质量的影响,对沉积过程的机理进行分析,通过完成四因素三水平正交试验和验证试验得出最佳的沉积条件。最佳的沉积条件为:沉积 pH为7,沉积温度为60℃,沉积转速为200r/min,沉积时间为4h。在此条件下,二氧化硅的沉积率为93.25%;氧化铝的沉积率为68.44%;白炭黑中的二氧化硅含量为89.53%;氧化铝含量为8.3653%;吸油值为1.83ml/g。 碱溶溶出液沉积制备含铝白炭黑部分主要考察了沉积 pH,沉积温度,沉积转速和沉积时间等单因素对沉积效果和产品质量的影响,对沉积过程的机理进行分析,通过完成四因素三水平正交试验和验证试验得出最佳的沉积条件。最佳沉积条件为:沉积pH为8、沉积温度为70℃、沉积转速为200r/min、沉积时间为4h。在此条件下,二氧化硅的沉积率为93.48%;氧化铝的沉积率为72.34%;白炭黑中的二氧化硅含量为84.68%;氧化铝含量为8.51%;吸油值为2.02ml/g。 酸溶溶出液调节pH沉积,硅酸粒子间通过氢键形成硅酸链,煅烧后多为非晶型SiO2,中性以后一部分硅酸聚合物离解成单体硅酸有晶型良好的SiO2出现。碱溶溶出液调节pH沉积,先是生成单体硅酸分子,煅烧后得到结晶度较好的SiO2,随着酸的加入大部分硅酸的团聚在一起,少部分硅酸聚合成硅酸二聚体,煅烧后生成少量非晶型SiO2。温度、转速和时间,对硅酸粒子的聚合影响并不显著。