提取粉煤灰中氧化鋁成為近年來我國實(shí)現(xiàn)粉煤灰資源化綜合利用的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn),文章主要闡述了粉煤灰提取氧化現(xiàn)有的工藝技術(shù),以及各工藝技術(shù)的研究進(jìn)展,包括以石灰石煅燒法、堿-石灰石煅燒法、預(yù)脫硅-堿-石灰石燒結(jié)法為主的堿法工藝,以硫酸與鹽酸為主的酸法工藝,以及以硫酸銨與亞熔鹽法為主的鹽法工藝。 

【文章來源】：化工管理. 2020,(12)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

某電廠粉煤灰SEM圖

2.2 酸法工藝技術(shù)粉煤灰中的氧化鋁可溶于酸，而氧化硅不溶于酸，利用該原理可實(shí)現(xiàn)硅鋁的分離。但由于粉煤灰的產(chǎn)生方式不同，其物相成分差異極大，其中堿法由于存在煅燒工藝，可將莫來石等礦物活化，因此堿法使用的粉煤灰基本為煤粉爐粉煤灰。酸法由于使用強(qiáng)酸的酸根離子或氫離子很難直接破壞粉煤灰中SiO2-Al2O3鍵和莫來石結(jié)構(gòu)，故酸法采用的一般為以非晶態(tài)物相為主的循環(huán)流化床粉煤灰。目前粉煤灰酸法提取氧化鋁根據(jù)原料劃分，分為硫酸法與鹽酸法，這兩種方法的基本原理相同，主工藝均包含酸浸、固液分離、凈化、結(jié)晶及煅燒，圖3為酸法工藝流程圖。目前對于硫酸法工藝的研究較多[4-7]，主要研究氧化鋁在硫酸中的溶出條件，以及高鋁溶出率對原料粉煤灰粒度、物相，以及溶出工藝的要求，雖然很多專家通過研究認(rèn)為硫酸提取粉煤灰中的氧化鋁可以實(shí)現(xiàn)鋁的高效溶出，但用酸量比較大，且后期除雜處理困難，因此該方法目前一直處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，并未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。鹽酸法與硫酸法極其相似，但由于鹽酸的腐蝕性強(qiáng)，所以研究粉煤灰直接鹽酸浸取提取氧化鋁的較少。具有代表性的是神華集團(tuán)與吉林大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的“一步酸溶法”工藝技術(shù)，該技術(shù)直接用鹽酸浸取粉煤灰，然后通過沉降分離，實(shí)現(xiàn)高硅酸渣與氧化鋁溶液的分離，進(jìn)一步采用吸附法除去溶液中的雜質(zhì)離子，然后結(jié)晶、煅燒獲得純度較高的氧化鋁，該工藝技術(shù)目前已完成了4000噸/年氧化鋁的工業(yè)化研究，正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

粉煤灰堿法提取氧化鋁工藝技術(shù)主要有石灰石煅燒法、堿-石灰石煅燒法、預(yù)脫硅-堿-石灰石燒結(jié)法，這三種方法的主要原理均為粉煤灰中的主要化學(xué)成分二氧化硅、氧化鋁與價(jià)格便宜的石灰石反應(yīng)，生成較易溶解的鋁酸鈣和難以溶解的硅酸二鈣[2]，達(dá)到硅鋁分離的目的，然后經(jīng)過多步分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氧化鋁的純化，最終獲得可利用的氧化鋁。相比來說，石灰石煅燒法工藝出現(xiàn)最早，由20世紀(jì)50年代，波蘭J.Grzymek教授發(fā)明（其工藝流程見圖2），并以此工藝技術(shù)為核心建成了世界第一條粉煤灰提取氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)線。但由于該方法產(chǎn)生大量的殘?jiān)骄可a(chǎn)1噸氧化鋁，約產(chǎn)生8～10噸殘?jiān)虼伺涮琢?20萬噸/年水泥生產(chǎn)線，最終因成本較高而停產(chǎn)。我國借鑒了石灰石煅燒工藝，1980年由安徽省冶金研究所和合肥水泥研究院共同開展了研究，提出了石灰石煅燒，碳酸鈉溶出工藝，并于1982年通過國家鑒定。有報(bào)道稱[3]內(nèi)蒙蒙西集團(tuán)以該技術(shù)為核心建設(shè)了40萬噸粉煤灰提取氧化鋁項(xiàng)目，且認(rèn)為該工藝整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了零排放、零污染、低成本的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。但由于使用的技術(shù)與波蘭水泥廠相同，因此產(chǎn)生的渣量依然較大，后期應(yīng)用困難，后經(jīng)過技術(shù)的進(jìn)一步研究及改良，堿-石灰石煅燒法、預(yù)脫硅-堿-石灰石燒結(jié)法相繼問世。其中，堿-石灰石煅燒法是在石灰石煅燒法的煅燒工藝中加入了Na2CO3，降低了煅燒溫度及石灰石的耗量，進(jìn)而降低了能耗，并減少了渣量的產(chǎn)生。但該方法增加了耗堿量，降低了鋁的溶出率，并不經(jīng)濟(jì)。預(yù)脫硅-堿-石灰石燒結(jié)法則是在煅燒之前先將粉煤灰在一定溫度下進(jìn)行堿浸，將大部分二氧化硅首先溶出，然后采用石灰石燒結(jié)法進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)。大唐國際資源開發(fā)有限公司以預(yù)脫硅-堿-石灰石燒結(jié)法為技術(shù)核心建設(shè)了粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣生產(chǎn)線，但經(jīng)過幾年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，氧化鋁生產(chǎn)成本較大，活性硅酸鈣也受到市場影響，整體工藝經(jīng)濟(jì)效益低，于2019年關(guān)停。2.2 酸法工藝技術(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3238008