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利用铝型材废水碱渣制备活性氧化铝及水泥添加剂的研究

作　者: 刘慕顺
导　师: 李文芳
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 碱渣活性氧化铝水泥添加剂比表面积
分类号: TQ133.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

铝型材生产时需要进行表面处理，在进行表面处理时，会产生很多废水，废水经过处理后产生碱渣。直接填埋既对环境造成污染，也浪费了资源。本文对铝型材废水碱渣进行了综合分析，并对其进行充分利用，制备了活性氧化铝和水泥添加剂。本课题利用含F较少的碱渣制备活性氧化铝。首先分析了碱渣的成分和形貌。碱渣主要包含Al、O、Fe、Na、Si、Ca等元素。以硝酸为粘结剂，提高了产品的强度，将制备的样品在不同的工艺条件下进行热处理。根据正交试验，得出了最佳工艺条件：煅烧温度为500℃、保温时间为4h、硝酸的浓度和用量分别为12%、2.4mL/g。此时的比表面积为208.85m2^/g，孔容为0.37cm³/g。SEM分析结果表明：碱渣的粒子大多数以团聚形式存在，分布着部分片状或扁豆状的γ-AlOOH晶体，聚集成块状，表面吸附着绒毛状的无定形体。不规则的颗粒状晶体和片状晶体，相互交错地重叠在一起，构成蓬松的网络结构，形成了大量大小不一、形状不规则的微孔。通过煅烧含F碱渣制得水泥添加剂。其最佳制备工艺为：煅烧温度为500℃、保温时间为1h、球磨时间为30min。此时有最大比表面积167.47m²/g，平均粒径（按体积计算）大小为13.76μm。热处理条件对试样的比表面积可产生比较大的影响。煅烧温度较低时，热分解及再结晶过程往往占优势，产品的比表面积往往增大；煅烧温度较高时，烧结往往占优势，这时比表面积显著下降。SEM观察结果显示：煅烧生成的Al₂O₃/CaF₂试样颗粒大小不一、团聚形成极为细小的晶体。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 碱渣的来源与分类  10-11
    1.1.1 碱渣的来源  10-11
    1.1.2 碱渣的分类  11
  1.2 碱渣利用的发展概况  11-14
    1.2.1 含铬废渣  11-12
    1.2.2 含氟废渣  12
    1.2.3 不含铬、氟的废渣  12-14
  1.3 利用碱渣制备活性氧化铝  14-19
    1.3.1 活性氧化铝概况  14-15
    1.3.2 活性氧化铝的应用  15-17
    1.3.3 制备活性氧化铝的传统方法  17-19
    1.3.4 利用碱渣制备活性氧化铝的特点  19
  1.4 利用碱渣制备水泥添加剂  19-23
    1.4.1 高性能水泥概况  19-21
    1.4.2 高性能水泥的国内外研究现状  21-22
    1.4.3 碱渣制备水泥添加剂的特点  22-23
  1.5 本课题的提出  23
  1.6 研究目标  23-24
第二章实验方法及步骤  24-35
  2.1 实验计划路线图  24-25
  2.2 铝型材碱渣的分析  25
    2.2.1 铝型材碱渣的成分分析  25
    2.2.2 铝型材碱渣的 XRD 分析  25
    2.2.3 铝型材碱渣的形貌分析  25
  2.3 活性氧化铝颗粒的制备  25-27
    2.3.1 活性氧化铝制备的原理和方法  25-26
    2.3.2 造粒工艺  26-27
    2.3.3 正交实验的设计  27
  2.4 水泥添加剂的制备  27-29
    2.4.1 水泥添加剂制备的原理与方法  27-28
    2.4.2 正交实验的设计与工艺优化  28-29
  2.5 氮吸附法测定固体比表面积及孔容积的原理与方法  29-32
    2.5.1 氮吸附法测定固体比表面积的原理与方法  29-31
    2.5.2 氮气吸附法测定固体孔结构的原理与方法  31-32
  2.6 激光粒度仪测定颗粒大小及粒径分布的原理及方法  32-33
  2.7 实验原料、试剂和实验设备  33-35
    2.7.1 实验原料与试剂  33
    2.7.2 实验设备  33-35
第三章利用碱渣制备活性氧化铝  35-48
  3.1 铝型材碱渣的前期处理结果分析  35-37
    3.1.1 碱渣的前处理与成分分析  35-36
    3.1.2 水洗后试样的颗粒大小和粒径分布  36-37
    3.1.3 试样的钠离子含量测试  37
  3.2 实验结果与分析  37-42
    3.2.1 试样的氮吸附曲线分析  37-38
    3.2.2 试样的比表面积分析  38-40
    3.2.3 试样的孔结构分析  40-42
    3.2.4 试样的造粒分析  42
  3.3 试样的正交结果分析  42-44
    3.3.1 比表面正交直观分析  42-43
    3.3.2 孔结构正交因素指标结果  43-44
  3.4 试样形貌的扫描电镜分析  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章利用碱渣制备水泥添加剂  48-62
  4.1 铝型材碱渣的分析  48-50
    4.1.1 铝型材碱渣的成分分析  48-49
    4.1.2 铝型材碱渣的 XRD 分析  49
    4.1.3 铝型材碱渣的形貌分析  49-50
  4.2 煅烧后试样的形貌分析  50-51
  4.3 试样的比表面积分析  51
  4.4 试样的颗粒大小和粒径分布  51-55
  4.5 试样的正交结果分析  55-59
    4.5.1 试样的比表面积的正交直观分析  55-56
    4.5.2 试样的粒径的正交结果分析  56-57
    4.5.3 优组合的验证  57-59
  4.6 煅烧后试样形貌的扫描电镜分析  59-61
  4.7 本章小结  61-62
第五章全文结论与展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
答辩委员会对论文的评定意见  69

利用铝型材废水碱渣制备活性氧化铝及水泥添加剂的研究

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