新汶矿区煤矸石及粉煤灰理化性质及综合利用研究
本文以新汶矿区煤矸石及矸石电厂粉煤灰为研究对象，分析研究了其理化性质，评价了其环境安全性，在此基础上提出了从中提取硅、铝、铁，并合成无机高分子絮凝剂——聚硅酸硫酸铝铁（PFASS）的工艺路线，通过实验确定制备煤矸石粉煤灰无机絮凝剂PFASS的优化工艺条件，并将其用于废水处理，取得了满意的效果。主要研究内容和结论如下： 1．运用X射线衍射法对研究区煤矸石粉煤灰进行矿物成分的分析，结果显示，矸石电厂粉煤灰以非晶态物质为主，存在一定量的低温产物，铁主要以赤铁矿的形式存在，铝则主要存在于非晶态物质和原始矿物中。洗矸中主要有石英、高岭石和伊利石、方解石和长石等较为稳定的矿物组成。而经过自燃后，矸石中的非晶态物质明显增多，火山灰活性增强。 2．运用化学分析法对不同粒径粉煤灰的性质进行了研究，结果发现不同粒径粉煤灰中的重金属元素含量不同，一般趋势为的含量随粒径减小而有不同程度的增加，即绝大多数重金属元素有在细粒径灰中明显富集的趋势，但Cr与其它元素不同，随粉煤灰粒径变小其含量则呈降低趋势。应注意细粒径粉煤灰对环境的影响。 3．用Tessier法对煤矸石粉煤灰中的重金属的化学形态进行了分析，结果表明其中重金属元素化学形态分布的一般规律是残渣态＞有机物结合态＞铁锰结合态＞碳酸盐结合态＞可交换态，洗矸中重金属元素的残渣态所占比例较低；Cd、Pb两种元素的可交换态所占比例较高，容易迁移到环境中去，应注意其对环境的影响。 4．用Na2CO3与煤矸石、粉煤灰高温融熔，再用一定浓度的NaOH溶液和硫酸浸取，来提高粉煤灰中Si、Al、Fe浸出率，并通过正交实验确定了红矸和粉煤灰中Si、Al、Fe的溶出优化方案。红矸中的SiO2，Al2O3，Fe2O3溶出率可达82.98％、86.34%、89.42%；矸石电厂粉煤灰中可达86.83%、83.31%、89.38%。 5．在煤矸石粉煤灰无机絮凝剂的制备实验中，通过单因素实验研究了Al，Fe和Si的不同配比、制备絮凝剂的pH值、熟化温度、熟化时间等对絮凝剂絮凝性能的影响。通过正交试验，确定了制备煤矸石粉煤灰无机絮凝剂PFASS的优化工艺条件，即Si:Al:Fe=6:3:2，絮凝剂的pH值为3、熟化温度为室温、熟化时间为lh。 6．用制备的絮凝剂进行絮凝效果实验，结果表明，模拟水样中，煤矸石粉煤灰制备的PFASS絮凝剂具有很强的除浊能力；在处理生活污水及印染废水时，PFASS的色度、浊度、CODCr去除能力都较强，而且具有适用pH值范围宽、用量少的优点。
煤矸石;粉煤灰;理化性质;环境安全性;无机絮凝剂;废水处理
山东科技大学
硕士
矿产普查与勘探
韩作振;常象春
2006
中文
TD849.5
98
2013-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）