挑战杯汇报（完美版）煤粉灰生物脱杂制备铝硅钛合金的工艺研究.ppt

第五届“挑战杯”安徽理工大学 大学生课外学术科技作品决赛 背景一　粉煤灰排放与污染 粉煤灰的大量排放对我们的生产生活造成严重的危害 　　粉煤灰已成工业固体污染之首,每天排放量可填满两个水立方，年排放量是国内城市生活垃圾总量的两倍多 　　粉煤灰已成工业固体污染之首,每天排放量可填满两个水立方，年排放量是国内城市生活垃圾总量的两倍多 背景一　粉煤灰排放与污染 4 危害人体健康 1 大气污染 2 水污染 3 地质灾害 粉煤灰的危害 应用 工程填筑 建筑材料 工业利用 农业利用 背景二　粉煤灰应用现状 背景二　粉煤灰应用现状 国内粉煤灰应用现状. 大唐国际成功开发利用内蒙高铝粉煤灰（含氧化铝40%～50%）制备铝硅钛合金工艺。 高铝粉煤灰中提取氧化铝，基本可以替代我国铝土矿和氧化铝进口，节约铝土资源。 应用现状 国内范例 每我国低铝粉煤灰的是高铝粉煤灰的8倍，开发低铝粉煤灰制备铝硅钛合金具有重大意义。 发展前景 铝硅钛合金是国家火炬计划攻关项目 质量轻 硬度大 韧性强 高速列车 高级轿车 航空航天 交通、建筑 产能：不足50万吨 需求：80万吨以上 传统 方法 用纯金属熔融配制，主要是先将纯铝、纯硅熔融配成铝硅中间合金，然后加入少量钛。但生产流程长、成本高、能耗大。 资源 缺乏 中国铝土矿保有储量为5.32亿t，仅占世界储量的2.3%，而且不便利用 主要 组成 SiO244%、Al2O335%少量Fe2O3、CaO和MgO等。从其化学成分中不难看出，，可以作为冶炼铝硅钛合金的原料。 背景三：我国铝硅钛合金利用现状 背景：粉煤灰利用存在的问题 粉煤灰是在高温中形成的玻璃微珠，具有一定的化学惰性，需要进行预处理. 杂质元素会对合金的性能产生不同程度的影响，尤以铁的作用最为明显. 结构影响 杂质影响 研究思路 第一步 分析粉煤灰的理化性质 第二步 粉煤灰的预处理 第三步 粉煤灰脱硅除铁的研究 电解制铝硅钛合金的实验 第四步 1 分析粉煤灰的理化性质 粉煤灰的理化性质及表征 选用淮南田家庵发电厂排放的粉煤灰 粉煤灰的理化性质及表征 　　粒度粒度分布在7.681～999.93μm之间，化学成分主要是由SiO2和Al2O3组成的，两者含量超过85%；含有Fe2O33.99%、TiO20.24%和少量的CaO、MgO。 理化 性质 　　粉煤灰以玻璃相物质为主，结晶物质以石英、莫来石为主，并含有有少量的硅线石等；铁主要以赤铁矿的形式存在，此外还有极少量的铁钛矿。 矿物 组成 　　主要是由玻璃微珠、碳粒、不规则矿物组成。玻璃微珠表面光滑，为空心圆球；碳粒颗粒很大且存在孔隙；不规则矿物较多，但也是由玻璃相包裹的矿物晶体。 微观 形貌 2 粉煤灰预处理 粉煤灰的预处理 通过机械粉磨过程，破坏玻璃相的包裹层，降低粉煤灰的粒度，增大比表面积，提高粉煤灰的反应活性。 3 粉煤灰混合细菌脱硅除铁工艺研究 粉煤灰活化工艺的研究 硅酸盐细菌：可以破坏硅酸盐化合物。粉煤灰含在大量玻璃态物质，主要成份为硅酸盐。用硅酸盐细菌可以脱除部分硅，降低硅，提升铝硅比。 黑曲霉：可以分泌有机酸，能结合矿物中的铁元素。粉煤灰中含有小量的铁，铁的含量必须降低到0.5%，否则会严重影响铝硅钛合金的性能。 ZT-3脱硅除单因素实验： 在250mL锥型瓶分装上述培养基100 mL，加入粉磨后的粉煤灰10g，用酸或碱调节，使培养基中的PH值分别为6.5，6.8，7.4，8.0灭菌后，接入在养基中培养48h的硅酸盐细菌ZT-1，ZT-2，ZT-3活细菌液5mL，30℃在转数为300r/rain的摇床中发酵培养5d待分析，以确定最佳PH值7.4。 ZT-3脱硅单因素实验： A-5除铁单因素实验： 所用的嗜铁菌购自某生物技术公司。250mL锥型瓶分装上述培养基100 mL，加入粉磨后的粉煤灰10g，用酸或碱调节，使培养基中的PH值分别为6.0，6.2，6.5，6.8，7.2，8.0灭菌后，接入在养基中培养48h的A-5活细菌液5mL，30℃在转数为300r/rain的摇床中发酵培养5d待分析，以确定最佳PH值 。 A-5除铁单因素实验： 混合细菌驯化： 选取的硅酸盐细菌为胶质芽孢杆茵ZT-3菌株 选取的嗜铁菌为黑曲霉A-5 ZT-3菌株和A-5混合培养48小时，待用 粉煤灰活化工艺的研究 为寻求混合细菌对脱硅除铁影响的主次因素，PH值、温度、装瓶量、浸出时间和接种量开展了五因素四水平的正交试验。 根据极差分析，影响脱硅除铁效果的主次顺序： 浸取时间 温度 混合细