PDF《博士学位论文公示材料》

200 mL/min,悬浮煅烧时间

70 min 条件下,可获得化 学需氧量 COD 值为 280.83 μg・g-1 ,活性铝浸出率为 85.36%,白度值为 90.3 的煅烧高岭土产品. 通过非等温动力学和等温动力学研究,确定煤矸石煅烧过程最佳反应动力学机理函数均为 F3 模型,该模型受化学反应级数控制,其积分形式为 g(α)=(1-α)-2 -1,微分形式为 f(α)=1/2(1-α)3 .非等温动力 学求得反应表观活化能为 =184.2 kJ/mol, 指前因子为 lnA=19.87 s-1 , 等温动力学求得反应表观活化能 为=170.68 kJ/mol,指前因子为 lnA=20.57 s-1 ,等温动力学与非等温动力学参数及模型结果有良好吻 合.煤矸石中碳含量增加在煅烧过程中并未改变反应机理模型,其动力学机理函数仍然为 F3 化学反应 级数模型,但反应表观活化能和指前因子均有所增加. 采用 XRD 衍射、FTIR 红外光谱、PSD 激光粒度、BET 比表面积及孔结构、SEM 等分析方法表征 了煅烧过程不同条件不同阶段下产品矿物物相、晶体结构、产品粒度、孔结构参数及微观形貌的转化 规律,并分析了煅烧因素对产品物化性能影响机理.结果表明,700~900° C 的悬浮煅烧产品的高岭石相 对热分解率在 90%以上,产品活性较高,1000° C 后稳定的莫来石相形成.煅烧温度(≤900°C)提高、 煅烧时间延长和碳质添加有助于高岭石脱羟基反应,且煅烧产品颗粒平均粒径也随之增加,比表面积 和总孔容下降;

此时层状狭缝孔隙道结构和颗粒表面的有序形貌结构遭到破坏. 同时结合 XPS 及NMR 检测分析的热活化机理,结果表明,悬浮煅烧过程中硅的四配位数没有变化,但有序度降低,硅氧四 面体的层状结构特征得到保留;

而六配位铝氧多面体结构向四配位和五配位铝氧多面体结构转化,不 同配位同时存在,结构结晶性变差,且悬浮煅烧产品表面元素 Al 和Si 的电子结合能下降,体系的吉布 斯自由能降低,即形成了热力学不稳定体系,从而实现了煤矸石的热活化. 本文的研究成果为煤矸石的热活化和制备煅烧高岭土提供了新的技术途径,为煤矸石流态化悬浮 煅烧技术进一步研发及工程应用提供了理论支撑. ―3― 论文摘要(英文) Coal gangue is a kind of solid waste discharged through coal mining and coal washing process, which accounts for a large proportion in the whole solid wastes mass. It has become one of the largest industrial wastes in China and brought a series of serious social, environmental and economic problems. Besides, coal gangue contains abundant aluminum resources and a large number of available mineral components such as kaolin, which is a kind of solid waste resources with high value of utilization. However, the utilization efficiency of coal gangue is not high due to its low activity. Calcination is an important activation technology of coal gangue, and fluidized suspension calcination can provide a new way for calcination activation of coal gangue and preparation of calcined kaolin to realize comprehen........