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分解硫酸铝制备氧化铝的中试试验

作　者: 王瑞芹
导　师: 翟玉春
学　校: 东北大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 粉煤灰硫酸铝氧化铝浓缩结晶脱水分解中试试验
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本项目以粉煤灰为原料,采用酸法提取氧化铝,提取氧化铝后的二氧化硅制备白炭黑,实现粉煤灰的无污染高附加值利用。本论文研究用硫酸铝溶液制取冶金级氧化铝的工艺,为打通从粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程服务。1.设计出由硫酸铝溶液制备氧化铝的工艺流程：硫酸铝溶液→蒸发浓缩→结晶→脱水→分解→氧化铝。2.对工艺流程的各工序进行了实验室研究。主要得出以下结论：1)对硫酸铝溶液进行了常压蒸浓和减压蒸浓实验,得出常压蒸浓和减压蒸浓的工艺参数。其中常压蒸浓溶液沸腾温度为115-117℃,减压蒸浓溶液沸腾温度为90°C,负压为0.052MPa。2)将蒸浓后的硫酸铝溶液冷却结晶,即可得到Al2(SO4)3·18H20晶体,余液返回浓缩工序再次蒸浓。3)研究了硫酸铝晶体的脱水工艺,考察了温度、时间以及掺加无水硫酸铝粉末对其脱水的影响；研究了浓缩后的硫酸铝溶液不同时间和温度下脱水的情况。确定采用硫酸铝晶体为原料,在高温下直接脱水。脱水温度为350℃,脱水时间1.5h。4)本论文旨在制取γ-Al203,因此将温度控制在900℃以下,分别考察了温度、时间对硫酸铝分解制备γ-Al203的影响,考察了在不同温度下SO3和SO2的生成量。确定煅烧温度为800℃,时间2.5h。在此条件下,生成的气体主要为S03。3.对上述工艺流程的各工序所需设备进行选型。4.对中试车间进行布置,给出平面布置图和设备连接图。5.确定中试各工序的工艺条件以及处理量,并进行了中试。对中试获得产品进行了分析检测,制得的氧化铝符合国家标准。6.对本工艺进行了经济效益分析,做了物料衡算和能量计算。7.该工艺实现了水以及硫酸的循环利用,释放出的SO3等废气经处理后达到尾气排放标准。对本项目进行了环境评价,无废弃物生成,对环境友好。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-13
第一章绪论  13-28
  1.1 硫酸铝的性质  13
  1.2 硫酸铝的用途  13-14
  1.3 氧化铝的性质  14-15
  1.4 氧化铝的用途  15-18
  1.5 硫酸铝的制备方法  18
  1.6 氧化铝的制备方法  18-23
  1.7 粉煤灰中提取氧化铝研究意义及现状  23-27
    1.7.1 石灰石烧结法提取粉煤灰中氧化铝  23-25
    1.7.2 碱石灰烧结法提取粉煤灰中氧化铝  25-26
    1.7.3 氟氨助溶法酸浸取粉煤灰中氧化铝  26
    1.7.4 从粉煤灰中提取氧化铝存在的问题  26-27
  1.8 本论文研究内容及意义  27-28
    1.8.1 本论文研究意义  27
    1.8.2 本论文研究内容  27-28
第二章实验室实验  28-49
  2.1 硫酸铝溶液浓缩  28-30
    2.1.1 常压浓缩  28
    2.1.2 减压浓缩  28-30
  2.2 硫酸铝结晶  30-31
  2.3 硫酸铝脱水  31-45
    2.3.1 引言  31-32
    2.3.2 掺加干式硫酸铝对脱水的影响  32-41
      2.3.2.1 实验原理  32-33
      2.3.2.2 制备无水硫酸铝  33-34
      2.3.2.3 无水硫酸铝掺加量对Al_2(SO_4)_3·18H_2O脱水速率的影响  34-35
      2.3.2.4 硫酸铝脱水现象试验  35-36
      2.3.2.5 硫酸铝溶液浓缩过程中添加无水硫酸铝  36-39
      2.3.2.6 对比实验  39-41
        2.3.2.6.1 高温脱水  39-40
        2.3.2.6.2 低温脱水  40-41
    2.3.3 浓缩硫酸铝溶液脱水  41-44
      2.3.3.1 实验  41-42
      2.3.3.2 结果及讨论  42-44
      2.3.3.3 产品分析  44
    2.3.4 脱水实验小结  44-45
  2.4 Al_2(SO_4)_3煅烧分解  45-49
    2.4.1 实验  45-46
    2.4.2 结果与讨论  46-49
第三章中试设计  49-60
  3.1 工艺流程  49
    3.1.1 工艺流程简述  49
    3.1.2 工艺流程图  49
  3.2 中试设备选择  49-56
    3.2.1 浓缩设备的选择  50-51
    3.2.2 结晶设备的选择  51
    3.2.3 脱水设备的选择  51-52
    3.2.4 分解设备的选择  52
    3.2.5 用三氧化硫制酸设备的选择  52-54
    3.2.6 其他设备选型  54-56
  3.3 中试车间布置  56-60
    3.3.1 平面布置图  56
    3.3.2 设备连接图  56-60
第四章中试试验  60-69
  4.1 各工序工艺条件  60-63
    4.1.1 浓缩工艺条件  60
    4.1.2 结晶工艺条件  60
    4.1.3 脱水工艺条件  60
    4.1.4 分解工艺条件  60-61
    4.1.5 用三氧化硫制酸工艺条件  61-63
  4.2 中试试验  63-64
    4.2.1 浓缩试验  63
    4.2.2 结晶试验  63
    4.2.3 脱水试验  63
    4.2.4 分解试验  63-64
  4.3 处理量  64
  4.4 产品分析检测  64-69
    4.4.1 产品化学成分分析  64-67
    4.4.2 产品分析  67-69
第五章经济效益分析  69-75
  5.1 物料衡算  69-72
  5.2 能量分析  72-74
  5.3 经济效益分析  74-75
第六章环境评价  75-79
  6.1 环境评价标准  75
  6.2 建设地区环境状况  75-76
  6.3 主要环境污染源、污染物排放状况及治理  76-77
    6.3.1 废气  76
    6.3.2 废水  76-77
    6.3.3 废渣  77
    6.3.4 噪音  77
  6.4 环境影响评价分析  77-79
第七章结论与展望  79-80
  7.1 结论  79
  7.2 展望  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
作者简介  84

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