粉煤灰鹽酸浸取液相平衡及相分離的研究
發(fā)布時間：2021-03-28 21:16
粉煤灰提鋁是粉煤灰資源化利用的主要途徑之一,對于鹽酸法粉煤灰提鋁工藝,由于酸浸液中含有大量的鐵、鈣等雜質離子,嚴重影響了產品的質量。利用相平衡理論,通過結晶分離混合鹽溶液是一個相對行之有效的方法,但是缺乏酸性體系中相應的基礎數(shù)據(jù)。本文采用等溫溶解平衡法,針對酸浸液中鋁、鐵、鈣等離子對AlCl3-FeCl3（-CaCl2）-H2O（-HCl）體系相平衡和相圖進行研究,并對酸浸液進行蒸發(fā)結晶,分離得到較為純凈的AlCl3·6H2O,最后對工藝進行簡要的分析和計算,對粉煤灰酸法提鋁有著重要的意義。主要研究內容和結論如下:（1）針對酸浸液中的鋁鐵的分離,采用等溫溶解平衡法分別對25℃不同H+濃度（H+濃度為1.3 mol/L、4.0 mol/L和11.5 mol/L）和H+濃度為1.3 mol/L不同溫度（20℃和30℃）下的AlCl3-FeCl3-H
【文章來源】：山西大學山西省
【文章頁數(shù)】：100 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
平朔煤矸石電廠CFB粉煤灰Figure1.1TheCFBflyashofPingshuoganguepowerplant
第一章文獻綜述3國粉煤灰在水泥、混凝土、微晶玻璃和制磚等建材方面的應用前景、存在問題以及強化措施做了詳細介紹。楊光華[28]等則利用瓦斯泥和粉煤灰等固體廢物，經過配料、攪拌、消化、碾壓、成型、脫模、蒸養(yǎng)、標準養(yǎng)護工藝等條件，制成的磚抗壓強度可達到31MPa，達到了同類產品一等品的要求。課題組廖洪強教授在利用粉煤灰等工業(yè)固廢制備透水磚和加氣塊等建材進行了詳細的研究，其中制備加氣塊的工藝流程如圖1.2所示[29,30]。圖1.2利用粉煤灰等工業(yè)固廢制備加氣塊的工藝流程Figure1.2Processflowofpreparingaeratedblocksusingindustrialsolidwastesuchasflyash（2）在農業(yè)方面的應用對于粉煤灰在農業(yè)方面的應用，主要是利用粉煤灰制備土壤改良劑，利用粉煤灰和草木灰復配制備硅鉀肥等。這些土壤調理劑的主要作用是調節(jié)土壤結構，增加孔隙度，減小膨脹率和容重，特別對于粘質土壤有很好的改良效果。但是存在的主要問題是，粉煤灰組分比較復雜，含有一些有毒有害物質，這些物質會進入到土壤中進行遷移轉化，存在潛在風險[31]。（3）在有價元素提取方面的研究粉煤灰中不只含有大量的硅（Si）、鋁（Al）、鐵（Fe）等常量元素，還含有一定量的稀土資源，主要有鋰（Li）、鎵（Ga）、鍺（Ge）、鈰（Ce）、釩（V）、鎳（Ni）、釹（Nd）、鏑（Dy）、鉺（Er）、鑭（La）、鐿（Yb）等[25,32]。近些年，對于粉煤灰中有價元素提取方面的研究非常多，主要是集中對鋁、硅等元素的提取利用，伴隨著
粉煤灰鹽酸浸取液相平衡及相分離的研究4提取一些稀土元素[25,32-34]。提取方法主要有堿法、酸法、酸堿結合法、鹽法等。中科院過程所李會泉老師課題組針對預脫硅后的粉煤灰提出了兩步堿法提取氧化鋁的新工藝，氧化鋁的提取率達到95%左右，實現(xiàn)了氧化鋁的高效溶出，為粉煤灰堿法提鋁提供新思路[35]，其主要工藝流程如圖1.3所示。對于酸法提取有價元素的研究，主要有鹽酸酸浸法和硫酸酸浸法，粉煤灰經過酸浸-分離-結晶-煅燒等工藝得到氧化鋁產品，同時對其他浸出的有價元素進行回收利用，實現(xiàn)了粉煤灰的高值化利用，圖1.4為常見的兩種酸法流程圖。酸法的特點是工藝簡單，能耗少，但是存在的問題是對設備的要求較高；酸浸液中成分復雜，分離比較困難等。截止2018年底國內外粉煤灰提鋁中試及產業(yè)化情況如表1.2所示[36-39]。圖1.3兩步堿水熱法工藝流程圖Figure1.3Flowchartoftwo-stepalkalinehydrothermalmethod圖1.4酸法提鋁工藝流程圖Figure1.4Processflowchartofaluminumextractionbyacidmethod
【參考文獻】：
期刊論文
[1]AlCl3–FeCl3–HCl–H2O體系的相平衡及相分離[J]. 仵理想,趙靜,薛芳斌,成懷剛,程芳琴. 過程工程學報. 2020(03)
[2]煤灰中提取稀土元素及產業(yè)化展望[J]. 苗曉鵬,田亞峻,許德平,曹建飛. 稀土. 2018(03)
[3]火力發(fā)電廠固體廢棄物資源化利用分析[J]. 王彥忠,朱善淳. 中國資源綜合利用. 2018(04)
[4]“十三五”能源消耗總量和強度“雙控”機制研究[J]. 劉然,王旭明,岳高,俞維平,蔣浩. 能源與環(huán)境. 2017(06)
[5]燃燒工況對燃煤電廠灰渣理化特性的影響[J]. 魏紹青,田秀青,楊鳳玲,程芳琴. 潔凈煤技術. 2017(06)
[6]兩種爐型粉煤灰電學特性的實驗研究[J]. 張燦強,張軍,吳海洋,范仁東. 發(fā)電設備. 2017(05)
[7]粉煤灰酸法提取氧化鋁工藝中結晶氯化鋁洗滌除雜的研究[J]. 馬振國. 內蒙古石油化工. 2017(08)
[8]粉煤灰提取氧化鋁的除鐵工藝研究進展[J]. 吳永峰. 中國資源綜合利用. 2017(08)
[9]粉煤灰鹽酸浸出液酸分法結晶氯化鋁的試驗優(yōu)化[J]. 謝振山,李軍旗,陳朝軼,徐本軍,伍宇敏. 濕法冶金. 2017(04)
[10]粉煤灰提鋁工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 趙利軍. 神華科技. 2017(06)
碩士論文
[1]粉煤灰酸浸液中AlCl3·6H2O的結晶分離研究[D]. 呂慧斌.山西大學 2017
[2]粉煤灰對堆肥重金屬有效性及其在環(huán)境中遷移轉化的影響[D]. 高兆慧.安徽大學 2017
[3]粉煤灰中環(huán)境敏感性微量元素含量分布及淋濾析出特征研究[D]. 鄭以梅.安徽大學 2017
[4]AlCl3溶液酸分、鹽酸解析提取高純氯化鋁的實驗研究[D]. 李廣玉.貴州大學 2016
[5]磷尾礦綜合利用研究[D]. 吳漢軍.武漢工程大學 2015
[6]含鐵體系水鹽相圖及其應用[D]. 鄧小楠.合肥工業(yè)大學 2014
[7]煤化工灰渣鹽酸浸取液蒸發(fā)結晶過程研究[D]. 楊榮梅.華東理工大學 2013
[8]從粉煤灰中提取氧化鋁的基礎方法研究[D]. 劉富.華北電力大學 2012
[9]基于粉煤灰充填復墾土地的復墾效應研究[D]. 樊雯.安徽理工大學 2010
[10]粉煤灰中鎵和氧化鋁綜合回收工藝研究[D]. 趙慧玲.長安大學 2010
本文編號：3106256
【文章來源】：山西大學山西省
【文章頁數(shù)】：100 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
平朔煤矸石電廠CFB粉煤灰Figure1.1TheCFBflyashofPingshuoganguepowerplant
第一章文獻綜述3國粉煤灰在水泥、混凝土、微晶玻璃和制磚等建材方面的應用前景、存在問題以及強化措施做了詳細介紹。楊光華[28]等則利用瓦斯泥和粉煤灰等固體廢物，經過配料、攪拌、消化、碾壓、成型、脫模、蒸養(yǎng)、標準養(yǎng)護工藝等條件，制成的磚抗壓強度可達到31MPa，達到了同類產品一等品的要求。課題組廖洪強教授在利用粉煤灰等工業(yè)固廢制備透水磚和加氣塊等建材進行了詳細的研究，其中制備加氣塊的工藝流程如圖1.2所示[29,30]。圖1.2利用粉煤灰等工業(yè)固廢制備加氣塊的工藝流程Figure1.2Processflowofpreparingaeratedblocksusingindustrialsolidwastesuchasflyash（2）在農業(yè)方面的應用對于粉煤灰在農業(yè)方面的應用，主要是利用粉煤灰制備土壤改良劑，利用粉煤灰和草木灰復配制備硅鉀肥等。這些土壤調理劑的主要作用是調節(jié)土壤結構，增加孔隙度，減小膨脹率和容重，特別對于粘質土壤有很好的改良效果。但是存在的主要問題是，粉煤灰組分比較復雜，含有一些有毒有害物質，這些物質會進入到土壤中進行遷移轉化，存在潛在風險[31]。（3）在有價元素提取方面的研究粉煤灰中不只含有大量的硅（Si）、鋁（Al）、鐵（Fe）等常量元素，還含有一定量的稀土資源，主要有鋰（Li）、鎵（Ga）、鍺（Ge）、鈰（Ce）、釩（V）、鎳（Ni）、釹（Nd）、鏑（Dy）、鉺（Er）、鑭（La）、鐿（Yb）等[25,32]。近些年，對于粉煤灰中有價元素提取方面的研究非常多，主要是集中對鋁、硅等元素的提取利用，伴隨著
粉煤灰鹽酸浸取液相平衡及相分離的研究4提取一些稀土元素[25,32-34]。提取方法主要有堿法、酸法、酸堿結合法、鹽法等。中科院過程所李會泉老師課題組針對預脫硅后的粉煤灰提出了兩步堿法提取氧化鋁的新工藝，氧化鋁的提取率達到95%左右，實現(xiàn)了氧化鋁的高效溶出，為粉煤灰堿法提鋁提供新思路[35]，其主要工藝流程如圖1.3所示。對于酸法提取有價元素的研究，主要有鹽酸酸浸法和硫酸酸浸法，粉煤灰經過酸浸-分離-結晶-煅燒等工藝得到氧化鋁產品，同時對其他浸出的有價元素進行回收利用，實現(xiàn)了粉煤灰的高值化利用，圖1.4為常見的兩種酸法流程圖。酸法的特點是工藝簡單，能耗少，但是存在的問題是對設備的要求較高；酸浸液中成分復雜，分離比較困難等。截止2018年底國內外粉煤灰提鋁中試及產業(yè)化情況如表1.2所示[36-39]。圖1.3兩步堿水熱法工藝流程圖Figure1.3Flowchartoftwo-stepalkalinehydrothermalmethod圖1.4酸法提鋁工藝流程圖Figure1.4Processflowchartofaluminumextractionbyacidmethod
【參考文獻】：
期刊論文
[1]AlCl3–FeCl3–HCl–H2O體系的相平衡及相分離[J]. 仵理想,趙靜,薛芳斌,成懷剛,程芳琴. 過程工程學報. 2020(03)
[2]煤灰中提取稀土元素及產業(yè)化展望[J]. 苗曉鵬,田亞峻,許德平,曹建飛. 稀土. 2018(03)
[3]火力發(fā)電廠固體廢棄物資源化利用分析[J]. 王彥忠,朱善淳. 中國資源綜合利用. 2018(04)
[4]“十三五”能源消耗總量和強度“雙控”機制研究[J]. 劉然,王旭明,岳高,俞維平,蔣浩. 能源與環(huán)境. 2017(06)
[5]燃燒工況對燃煤電廠灰渣理化特性的影響[J]. 魏紹青,田秀青,楊鳳玲,程芳琴. 潔凈煤技術. 2017(06)
[6]兩種爐型粉煤灰電學特性的實驗研究[J]. 張燦強,張軍,吳海洋,范仁東. 發(fā)電設備. 2017(05)
[7]粉煤灰酸法提取氧化鋁工藝中結晶氯化鋁洗滌除雜的研究[J]. 馬振國. 內蒙古石油化工. 2017(08)
[8]粉煤灰提取氧化鋁的除鐵工藝研究進展[J]. 吳永峰. 中國資源綜合利用. 2017(08)
[9]粉煤灰鹽酸浸出液酸分法結晶氯化鋁的試驗優(yōu)化[J]. 謝振山,李軍旗,陳朝軼,徐本軍,伍宇敏. 濕法冶金. 2017(04)
[10]粉煤灰提鋁工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 趙利軍. 神華科技. 2017(06)
碩士論文
[1]粉煤灰酸浸液中AlCl3·6H2O的結晶分離研究[D]. 呂慧斌.山西大學 2017
[2]粉煤灰對堆肥重金屬有效性及其在環(huán)境中遷移轉化的影響[D]. 高兆慧.安徽大學 2017
[3]粉煤灰中環(huán)境敏感性微量元素含量分布及淋濾析出特征研究[D]. 鄭以梅.安徽大學 2017
[4]AlCl3溶液酸分、鹽酸解析提取高純氯化鋁的實驗研究[D]. 李廣玉.貴州大學 2016
[5]磷尾礦綜合利用研究[D]. 吳漢軍.武漢工程大學 2015
[6]含鐵體系水鹽相圖及其應用[D]. 鄧小楠.合肥工業(yè)大學 2014
[7]煤化工灰渣鹽酸浸取液蒸發(fā)結晶過程研究[D]. 楊榮梅.華東理工大學 2013
[8]從粉煤灰中提取氧化鋁的基礎方法研究[D]. 劉富.華北電力大學 2012
[9]基于粉煤灰充填復墾土地的復墾效應研究[D]. 樊雯.安徽理工大學 2010
[10]粉煤灰中鎵和氧化鋁綜合回收工藝研究[D]. 趙慧玲.長安大學 2010
本文編號：3106256
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