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贵州兴义煤矸石的活化研究与制备聚合氯化铝的实验探索

作　者: 朱宝忠
导　师: 谢承卫
学　校: 贵州大学
专　业: 无机化学
关键词: 煤矸石 活化 资源化利用 X射线荧光光谱(XRF) X射线衍射(XRD) 傅立叶变换红外光谱(FTIR) 无机高分子絮凝剂(IPF)
分类号: TD849.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 242次
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内容摘要


煤矸石是我国矿山排放量最大的固体废弃物之一。目前全国有矸石山1900多座,累计存量约38亿吨,占地面积超过70km2,而且以年排放量1.5亿吨的速度增长。它不仅侵占土地,而且严重影响周围的大气、水体和土壤,破坏生态平衡,因此近年来对煤矸石的研究越来越引起人们的重视。加强对煤矸石资源化利用的研究,使固体废弃物转化为可利用资源,不仅节约有限的矿产资源,还可保护生态环境,实现社会的可持续发展。煤矸石具有两重性:一方面,煤矸石是煤炭生产过程中排放出的固体废弃物;另一方面,煤矸石是由岩石和矿物组成的矿产资源,具有可利用的属性。由于各地煤矸石的组成各异,因而其利用途径也不尽相同,煤矸石资源化利用的关键在于正确地分析其特殊的资源属性,找到最佳的活化温度,从而优选出合理的资源化方法和技术,使之既在技术上可行,又在经济上有利,成为真正意义上的“资源”,走一条“固废变资源”的发展道路。本文选择贵州省兴义市煤矸石为原料,主要研究了煤矸石的成分、最佳活化温度并且探讨其活化机理,在此基础上利用此煤矸石在制备无机高分子絮凝剂（IPF）方面做了初步的探索,成功制备出聚合氯化铝（PAC）絮凝剂,并且得到了制备聚合氯化铝（PAC）絮凝剂的最佳工艺条件。主要研究结果如下:1.采用X射线荧光光谱分析法（XRF）研究了贵州兴义煤矸石样品的化学组分,得出贵州省兴义市煤矸石的主要化学组分为SiO2、Al2O3、SO3、Fe2O3、N2O5、CaO、K2O、TiO2、MgO、Na2O和Cr2O3,微量组分是P2O5、ZrO2、SrO和NbO。从实验结果可以看出,贵州兴义的煤矸石应该属于粘土岩矸石,其中的硅铝铁含量较高,这一研究结果为下一步煤矸石的应用研究提供了理论基础。2.利用X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）等技术手段对贵州兴义煤矸石在不同温度下的煅烧样品进行研究。实验结果表明,随温度升高,煤矸石中的高岭石、云母发生脱水反应,导致煤矸石中活化的SiO2、Al2O3含量增加,活性提高,但当温度高于800℃时,活化的SiO2、Al2O3又进一步结合生成红柱石,反而使煤矸石活性降低。基于上述实验得出贵州兴义煤矸石最佳活化温度为700℃。通过对煤矸石最佳活化温度和活化机理的研究,为下一步煤矸石的资源化利用提供了有力的实验依据和理论支持。3.以煤矸石为基本原料制备无机高分子絮凝剂（IPF）,既不产生新的环境污染,还可实现综合利用,降低产品成本,进而提高了产品的附加值,是煤矸石经济有效的利用途径。基于对贵州兴义煤矸石组分、最佳活化温度和活化机理的研究结果,利用此煤矸石为原料成功制备出聚合氯化铝（PAC）,并且得到制备PAC的最佳工艺条件。

全文目录


目录  4-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章 前言  10-30
  §1.1 煤矸石的成因  10
  §1.2 煤矸石的分类  10-11
  §1.3 煤矸石对环境的影响和危害  11-13
  §1.4 国内外煤矸石综合利用的研究进展  13-27
    §1.4.1 国外煤矸石综合利用的研究进展  13-14
    §1.4.2 国内煤矸石综合利用的研究进展  14-27
  §1.5 论文主要研究内容及意义  27-30
第二章 煤矸石的组分分析与实验研究  30-41
  §2.1 煤矸石的组分分析  30-34
    §2.1.1 煤矸石的矿物组分  30-33
    §2.1.2 煤矸石的化学组分  33-34
    §2.1.3 煤矸石的元素组分  34
  §2.2 贵州兴义煤矸石组分分析的实验研究  34-41
    §2.2.1 煤矸石的工业分析  34-37
    §2.2.2 煤矸石组分的测定  37-38
    §2.2.3 煤矸石的X射线荧光分析(XRF)  38-40
    §2.2.4 结论  40-41
第三章 煤矸石活性分析与最佳活化温度的实验研究  41-52
  §3.1 煤矸石的活性  41
  §3.2 影响煤矸石活性的因素  41-44
    §3.2.1 化学组分对煤矸石活性的影响  41-42
    §3.2.2 煤矸石内部结构对活性的影响  42-43
    §3.2.3 煅烧温度对煤矸石活性的影响  43-44
  §3.3 煤矸石活性的激发方法  44-46
    §3.3.1 热活化  44-45
    §3.3.2 机械活化  45
    §3.3.3 化学活化  45-46
    §3.3.4 复合活化  46
  §3.4 煤矸石活性激发机理分析  46
  §3.5 贵州兴义煤矸石活性激发与最佳活化温度的实验研究  46-52
    §3.5.1 实验仪器  47
    §3.5.2 实验样品  47
    §3.5.3 不同温度下煤矸石煅烧样品的XRD分析  47-49
    §3.5.4 不同温度下煤矸石煅烧样品的FTIR分析  49-51
    §3.5.5 结论  51-52
第四章 煤矸石制备聚合氯化铝的探索  52-60
  §4.1 无机高分子絮凝剂(IPF)的研究现状  52-54
  §4.2 无机高分子絮凝剂(IPF)的分类  54-55
  §4.3 贵州兴义煤矸石制备聚合氯化铝(PAC)的实验探索  55-59
    §4.3.1 实验仪器与药品  55
    §4.3.2 实验方法  55-56
    §4.3.3 制备原理  56-57
    §4.3.4 最佳工艺条件的选择  57-59
  §4.4 结论  59-60
第五章 实验结论与展望  60-62
  §5.1 实验结论  60-61
  §5.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-69
附录  69-70
附图  70-73

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山开采 > 煤及油页岩地下气化 > 煤的综合利用 > 煤矸石、石煤
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