秸秆电厂灰渣中钾磷元素及SiO_2回收的研究

【摘要】：近年来,生物质能在我国越来越受到重视,相关的开发和利用技术取得了很大的发展。直接燃烧成为当前生物质资源的主要利用方式,直燃技术的发展为生物质直燃发电行业提供了技术保证。但随着生物质发电行业的快速发展,灰渣量也越来越大。目前生物质灰渣尚未得到综合利用,不但污染环境,还造成了资源的浪费。灰渣中含有大量植物所需的营养元素和无定型二氧化硅,重金属含量少,是优良的肥料制备原料和硅源。本文以综合利用灰渣为目的,采用液体浸取和固体焙烧的实验方法,对某玉米秸秆电厂的灰渣进行了成分提取回收,所研究的灰渣有布袋除尘器飞灰、捞渣机灰渣和旋风分离器灰渣,提取成分包括钾、磷和Si02等。首先对布袋除尘器飞灰进行钾元素的提取,对比了不同提取剂的效果,得到的最佳反应条件为：将飞灰在500℃下焙烧后,以水为提取剂在室温下对灰渣进行浸取,液固比(L/S)为3,浸取时间为30min,浸取液中钾的浓度为17.2g/L,钾的溶解率和提取率分别为82.0%和62.6%。与采用边际钾源进行钾回收的研究结果相比,本研究中钾的回收效率、浸取液的纯度及重金属含量均较好,本研究提出的提钾工艺路线操作简单、成本低,具有明显的优势。捞渣机灰渣经水洗提钾后,其中还含有一定量的磷元素。因此,以盐酸和硝酸分别作为提取剂浸取灰渣,得到的最佳条件为：以盐酸为提取剂时,反应温度为50℃,L/S为3,时间为1h,pH小于1即可；以硝酸为提取剂时,反应温度为室温,L/S为3,时间为20min,pH小于0.3。以两种提取剂得到的最佳结果的浓度分别为1.53g/L和1.53g/L,溶出率分别为90.23%和89.85%。旋风分离器灰渣经过水洗提钾和酸浸提取磷后,剩余灰渣中的主要成分为无定型态的SiO2,是高质量的硅源,以NaOH为提取剂提取SiO2。在实验中对影响二氧化硅提取的影响因素如反应方式、Si02和Na2O的摩尔比、NaOH与灰渣的混合方式、反应时间和温度等进行考察,对比结果发现,在实验考虑的范围内,高温焙烧的最佳条件是SiO2/Na2O摩尔比为1、330℃下焙烧2h,SiO2溶出率72.6%；液相法在SiO2/Na2O摩尔比为1、80℃下搅拌加热3h,溶出率为74%。本实验研究通过液体浸取钾和磷元素、固相和液相法分别提取Si02,得到了相应的最佳提取条件,对于生物质灰渣的综合利用具有一定的参考意义。 【关键词】：生物质灰渣 钾提取 磷提取 二氧化硅提取
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM619
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景及意义10-14
• 1.1.1 生物质能利用的意义10
• 1.1.2 生物质能利用技术概述10-12
• 1.1.3 生物质直燃发电概况12-13
• 1.1.4 生物质灰资源化利用的意义13-14
• 1.2 生物质灰渣利用研究进展14-18
• 1.2.1 生物质灰成分和特性的研究14-16
• 1.2.2 生物质灰的直接利用研究16-17
• 1.2.3 成分提取研究17-18
• 1.3 研究目的和研究内容18-20
• 1.3.1 研究目的18
• 1.3.2 研究内容18-20
• 第2章 钾元素提取研究20-29
• 2.1 原料和方法20-22
• 2.1.1 实验原料20-21
• 2.1.2 试验流程21
• 2.1.3 分析测试方法21-22
• 2.2 实验结果和讨论22-27
• 2.2.1 酸浸和水浸的实验结果对比22-23
• 2.2.2 未燃碳对实验结果的影响23
• 2.2.3 灼烧温度对钾提取的影响23-25
• 2.2.4 浸取温度和时间对浸取结果的影响25-26
• 2.2.5 与其他边际钾源的研究结果对比26-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第3章 磷元素提取29-36
• 3.1 试验原料和实验流程29
• 3.2 磷元素浓度的测量29-31
• 3.2.1 所需要的试剂及配制方法29-30
• 3.2.2 磷浓度测量方法和步骤30-31
• 3.3 实验结果与讨论31-34
• 3.3.1 反应时间对提取结果的影响31-32
• 3.3.2 终点pH对磷提取的影响32-33
• 3.3.3 反应温度的变化对提取的影响33
• 3.3.4 液固比(L/S)对提取结果的影响33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 二氧化硅的提取36-45
• 4.1 原料和方法36-38
• 4.1.1 原料制备过程36
• 4.1.2 二氧化硅提取流程36-38
• 4.2 二氧化硅的测量方法38-40
• 4.2.1 所需试剂及配制方法38
• 4.2.2 二氧化硅含量的测定方法和步骤38-40
• 4.3 实验结果与讨论40-43
• 4.3.1 焙烧反应条件下硅钠摩尔比对溶出率的影响40
• 4.3.2 焙烧反应中混合方式、温度和时间变化对SiO_2溶出率的影响40-41
• 4.3.3 时间变化对溶出率的影响41-42
• 4.3.4 水热条件下温度和SiO_2/Na_2O摩尔比的变化对溶出率的影响42-43
• 4.3.5 常压液相法中SiO_2/Na_2O摩尔比对SiO_2溶出的影响43
• 4.4 本章小结43-45
• 第5章 总结与展望45-47
• 5.1 总结45-46
• 5.2 展望46-47
• 参考文献47-52
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果52-53
• 致谢53

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