煤矸石提铝尾渣水热法制备介孔硅酸钙研究

doi:10.11962/1006-4990.2019-0637

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (11): 86-90.doi: 10.11962/1006-4990.2019-0637

煤矸石提铝尾渣水热法制备介孔硅酸钙研究

杨权成^1,²(),弓志明³,毛艳宇⁴,李晓东¹,张闫城¹,石常省¹,曾鸣²

1.华北科技学院环境工程学院,北京 101601
2.中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院
3.阳泉煤业（集团）有限责任公司三矿选煤厂
4.大同煤矿集团有限责任公司精煤分公司晋华宫选煤厂

收稿日期:2020-05-13 出版日期:2020-11-10 发布日期:2020-12-01
作者简介:杨权成（1986— ）,男,博士生,讲师,主要研究方向为纳米矿物材料及低品位矿产资源综合利用,现主持河北省自然科学基金项目1项,中央高校基本科研基金项目1项,发表论文6篇,其中SCI收录3篇,授权发明专利2项,2017年获河北省优秀教学成果二等奖1项;E-mail：yangquancheng@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51674119);河北省自然科学基金(E2018508105);河北省高等学校青年拔尖人才计划项目(BJ2018201);中央高校基本科研业务费资助项目(3142017010);中央高校基本科研业务费资助项目(3142017104)

Preparation of mesoporous calcium silicate with alumina-extracted coal gangue by hydrothermal method

Yang Quancheng^1,²(),Gong Zhiming³,Mao Yanyu⁴,Li Xiaodong¹,Zhang Yancheng¹,Shi Changsheng¹,Zeng Ming²

1. Department of Environmental Engineering,North China Institute of Science and Technology,Beijing 101601,China
2. School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology（Beijing）
3. Yangquan No.3 Coal Mine Preparation Plant,Yangquan Coal Industry（Group） Co.,Ltd.
4. Clean Coal Company Jin Hua Gong Coal Preparation Plant,Datong Coal Mine Group Co.,Ltd.

Received:2020-05-13 Online:2020-11-10 Published:2020-12-01

摘要/Abstract

摘要：

以煤矸石亚熔盐法提铝尾渣为原料,采用水热法脱钠制备介孔硅酸钙。考察了碱浓度、液固比、反应温度和反应时间对终渣氧化钠含量和介孔硅酸钙生成的影响。对提铝尾渣水热反应前后分别做XRF、XRD、SEM和BET分析,结果表明：在反应温度为190 ℃、碱质量浓度为30 g/L、液固质量比为8时,尾渣氧化钠质量分数可由反应前的19.28%降至0.92%,物相由反应前的硅酸钠钙（NaCaHSiO₄）转化为水化硅酸钙[Ca₅（OH）₂Si₆O₁₆·4H₂O],其孔径主要分布在2~20 nm。反应符合化学反应过程控制,表观活化能为23.11 kJ/mol。

关键词: 提铝尾渣, 煤矸石, 物相转化, 硅酸钙

Abstract:

Mesoporous calcium silicate was prepared by hydrothermal method using alumina-extracted coal gangue by sub-molten salt as raw material.The effects of NaOH concentration,liquid-solid ratio,reaction temperature and reaction time on content of Na₂O in final residue and formation of calcium silicate were studied.The properties of the residues before and after reaction were characterized through XRF、XRD、SEM and BET.Result indicated that the tailing Na₂O mass fraction decreased from 19.28% to 0.92% and the main phase transformed from NaCaHSiO₄ to Ca₅（OH）₂Si₆O₁₆·4H₂O under optimal conditions as follow：reaction temperature of 190 ℃,NaOH mass concentration of 30 g/L and liquid-solid mass ratio of 8.Result sho-wed that the pore size distribution of the calcium silicate ranged from 2 nm to 20 nm.The formation reaction of calcium silicate,with apparent activation energy of 23.11 kJ/mol,was controlled by the chemical reaction in the initial reaction pro-cess.

Key words: alumina-extracted residue, coal gangue, phase transformation, calcium silicate

中图分类号:

TQ132.32

杨权成,弓志明,毛艳宇,李晓东,张闫城,石常省,曾鸣. 煤矸石提铝尾渣水热法制备介孔硅酸钙研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(11): 86-90.

Yang Quancheng,Gong Zhiming,Mao Yanyu,Li Xiaodong,Zhang Yancheng,Shi Changsheng,Zeng Ming. Preparation of mesoporous calcium silicate with alumina-extracted coal gangue by hydrothermal method[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(11): 86-90.

图/表 16

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

表2

图11

图12

图13

表3

参考文献 14

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样品	BET比表面积/（m²·g^-1）	累积孔体积/（cm³·g^-1）
硅酸钠钙	2.758 1	0.007 5
硅酸钙	79.772 9	0.342 7

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