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行业动态 |粉煤灰处理方法——提取铝、硅、铁等元素

粉煤灰处理方法——提取铝、硅、铁等元素

发布日期: 2017-09-05 访问量:65 字号 A- A A+

  近年来,我国的煤电工业迅速发展的同时带来了固体废弃物粉煤灰排放量的急剧增加,到 2007 年,我国粉煤灰的年排放量已超过 2 亿吨,且仍在逐年增加,累计堆存量超过25 亿吨。大量排放的粉煤灰既占用大量土地,又对土壤,水资源和空气造成严重污染。因此,粉煤灰的综合利用已成为当务之急。

  目前,粉煤灰已在建工,建筑等多个领域得到应用,尽管用量较大,但其消化量远远赶不上排放量的增长,且属于低附加值,低技术含量的粗放式利用。另一方面,粉煤灰中含有丰富的铝、硅、铁等有用元素,其中二氧化硅含量 40 ~ 60%,氧化铝含量 17 ~ 35%,氧化铁含量 2 ~ 15%,从粉煤灰中把这些有用物质提取出来,成为粉煤灰高值化利用的热点。而当前粉煤灰高值化利用主要集中在氧化铝的提取方面。

  国内外处理粉煤灰大致可分为碱法和酸法。上世纪六十年代,波兰就利用碱石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝,建成了年产 5000 吨氧化铝及 35 万吨水泥的实验工厂。我国安徽省冶金研究所和安徽水泥研究院在八十年代联合申报了由石灰石烧结,碳酸钠溶出从粉煤灰中提取氧化铝,残渣用于生产水泥的成果,并通过了专家鉴定。虽然碱法处理粉煤灰报道很多,但目前未见工业化的报道。其原因是碱法工艺冗长,设备投资大,能耗高,成本高,而且产生的残渣量是粉煤灰的数倍,残渣制成的大量水泥就地销售困难,综合效益差,因而阻碍了碱法在粉煤灰综合利用方面的应用。

  与碱法相比,酸法处理粉煤灰有明显的优势。酸法在有效提取氧化铝的同时,可以得到硅产品,进一步处理后可制成白炭黑而出售。酸法工艺设备投资小,能耗低,成本亦低,残渣量小,但是使用的反应设备制造有一定困难。再者,粉煤灰是经过高温燃烧后形成的细小微粒,其中玻璃相与刚玉占到了 80% 以上,严重影响了粉煤灰与酸反应的活性。因此,需要改善粉煤灰与酸的反应活性以提高氧化铝等的溶出率。文献报道的较多的是在酸浸取反应中添加助溶剂(如 NH4F 和 CaF),但溶出率仍比较低,只有 35 ~ 45%,资源利用率低,而且添加了对环境有污染的氟元素,引起了二次污染。总之,当前粉煤灰的高值化利用只注重其中铝的提取,而忽视了其中硅,铁等元素的提取,很难以产生经济效益。

  一种粉煤灰处理方法,先将研磨后的粉煤灰添加碳酸钠进行焙烧,然后用水进行浸取,浸取液碳分后得到硅胶与氢氧化铝;将得到的硅胶与氢氧化铝用盐酸进行中和,过滤后得到硅胶,进一步处理,煅烧后得到白炭黑;将得到的氯化铝溶液进行蒸发浓缩,结晶得到氯化铝晶体,并热解该晶体获得初氧化铝;将初氧化铝用拜耳法进行处理,得到冶金级氧化铝和高铁渣,高铁渣可作为炼铁的原料。

粉煤灰处理工艺

  与其它处理粉煤灰的方法相比,本发明的优点有(主要针对二氧化硅含量 40 ~60%,氧化铝含量 17 ~ 35%,氧化铁含量 2 ~ 15% 的粉煤灰,以上均为重量比):

  (1)本发明可将粉煤灰中的硅、铝、铁等有用元素提取出来,并可得到冶金级氧化铝,白炭黑等产品,产品附加值高,经济效益好,从而实现了粉煤灰的综合高值化利用。

  (2)本发明原料适应性广,不受粉煤灰产地,化学成分,燃烧方式等影响,而且提取出的氧化铝和硅胶纯度高,铝,硅的提取率均可达 90% 以上,提取后的渣量不足粉煤灰量的十分之一。

  (3)本发明过程中所用的 CO2、酸、碱均可实现循环利用,无三废污染,实现了粉煤灰的清洁化利用。

  (4)本发明所涉及到的技术均为冶金化工常用技术,而且一些技术和设备已在工业化上应用,因此本发明技术风险小,是一个极具有产业化前景的粉煤灰综合利用方法。


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