利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣技術(shù)成果簡介張戰(zhàn)軍(內(nèi)蒙古(編輯修改稿)
2024-12-03 01:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)已開始投資興建年產(chǎn) 40 萬噸氧化鋁的生產(chǎn)線。此外，東北大學(xué)在山西也展開了類似的研究，目前也已 取得階段性成果。 從粉煤灰中提取氧化鋁的方法按主要添加劑的酸堿性來說可分為酸法、堿法以及酸堿混合法，一些常見方法的優(yōu)缺點(diǎn)及存在的主要問題介紹如下： 酸法較有代表性的方法是硫酸浸取法，該方法為：首先用一定濃度及體積的 NH4F 作為助溶劑對粉煤灰進(jìn)行浸泡，然后用一定濃度和體積的 H2SO4 在一定溫度下進(jìn)行溶解， Al 以 Al2(SO4)3 的形式被從粉煤 灰中 浸出， 除去 雜質(zhì) Fe 后 加入 (NH4)2SO4 與之 反應(yīng)生 成NH4Al(SO4)212H2O，最后在 950℃下加熱 NH4Al(SO4)212H2O 就可得到 Al2O3。 堿法 研究的較為深入和全面，具有代表性的方法是石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法。石灰石燒結(jié)法系五六十年代我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)，該方法也是國內(nèi)外從粉煤灰中提取氧化鋁最為常用的方法。 混合法就是先用 Na2CO3 以一定比例和粉煤灰混合焙燒，然后用稀鹽酸（或者稀硫酸）進(jìn)行溶解，生成硅膠和 AlCl3[或者 Al2（ SO4）3]溶液，將硅膠過濾用于進(jìn)一步制備白炭黑，對濾液進(jìn)行除雜后加入NaOH 進(jìn)行中和，溶液達(dá)到一定 PH 值后沉淀出 Al(OH)3，最后煅燒Al(OH)3 得到 Al2O3。 上述幾種方法各有優(yōu)點(diǎn)，酸法生產(chǎn)的 Al2O3 純度較高，整 個工藝過程中的成渣量少；堿法工藝較為簡單，比較適合于大規(guī)模生產(chǎn)；而酸堿混合法在將粉煤灰中超過 90%的 Al2O3 提出的同時，也將其中的大部分 SiO2 提取出來，提出的 SiO2 既可以制作硅膠，也能進(jìn)一步制備白炭黑。上述方法均存在一定的缺點(diǎn)：酸法引入了 NH4F 作為助溶劑，而 NH4F 在受熱過程中很容易揮發(fā)分解或與其它物質(zhì)反應(yīng)生成氟化物，氟化物對人有很大的危害，且 H2SO4的大量使用也使得該方案難以產(chǎn)業(yè)化；堿法中的石灰石燒結(jié)法由于石灰石的使用量過大，造成能耗過高，且氧化鋁提取后成渣量過大，以蒙西集團(tuán)為例，每生產(chǎn) 1噸氧化 鋁大約要產(chǎn)生 9 噸渣。更主要的是，粉煤灰玻璃相中的非晶態(tài)SiO2 等有用組分均沒有被合理利用，而是直接進(jìn)入渣里。由于上述原因，國內(nèi)用該方法提取 Al2O3 的廠家?guī)缀跞纪．a(chǎn)。在我國，至今還沒有一套系統(tǒng)完整的粉煤灰資源化利用研究成果。 (四 ) 本項(xiàng)目采用的 總體技術(shù)路線 簡介 首先用 NaOH 溶液脫出粉煤灰玻璃相以進(jìn)一步提高粉煤灰 Al/Si比，脫硅液添加石灰乳用來制備活性硅酸鈣并回收 NaOH。脫硅后的粉煤灰可采用堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁，最后的殘?jiān)?硅鈣渣脫堿之后可用來生產(chǎn)水泥熟料。 (五 ) 技術(shù)成果 在完成實(shí)驗(yàn)室研究成果的基礎(chǔ)上，完成了年產(chǎn) 3000 噸氧化鋁規(guī)模的工業(yè)化試驗(yàn)、生產(chǎn)運(yùn)行和工藝優(yōu)化，完成了年產(chǎn) 20 萬噸氧化鋁示范工程的初步設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工藝優(yōu)化和施工圖設(shè)計(jì)。主要技術(shù)成果如下： 1）獲得了良好的預(yù)脫硅效果和 NaOH 回收率： 預(yù)脫硅前粉煤灰的脫硅粉煤灰的 Al2O3 平均含量為 : % SiO2 平均含量為 : %， Al/Si 為 ；預(yù)脫硅后 Al2O3 平均含量為 :%， SiO2 平均含量為 : %， Na2O 平均含量為： % 平均 Al/Si 為：由脫硅前的 , SiO2 平均脫除率 41%。脫硅效果較好， NaOH回收率 95%； 2） 采用套管脫硅器及保溫停留罐的組合設(shè)備對粉煤灰進(jìn)行預(yù)脫硅，獲得了 SiO2濃度超過 60 克 /升的硅酸鈉溶液 本次預(yù)脫硅試驗(yàn)的脫硅液中 , SiO2 濃度介于 3663 克 /升 , 多次獲得了 SiO2濃度超過 50 克 /升的脫硅液 , 最高值高達(dá) 63 克 /升 (脫硅液中的 Al2O3濃度均小于 1 克 /升 )，脫硅液中 SiO2濃度越高，由其制備的活性硅酸鈣品質(zhì)越高。通常由這類工藝制備的脫硅液 SiO2濃度不超過 30 克 /升； 3） 獲得了性能符合要求的活性硅酸鈣 活性硅酸鈣扣除結(jié)晶水含量后 SiO2 含量為 %， CaO 含量為%，鈣硅摩爾比為 ， Fe2O3%，白度 94，完全滿足活性硅酸鈣的技術(shù)要求。這種硅酸鈣比表面積大，質(zhì)輕，白度高可用作高分子填料、保溫材料、造紙?jiān)霭讋⑺嗵砑觿?、生產(chǎn)硅酸鈣板、電廠煙氣脫硫及硅鈣肥等多個領(lǐng)域，需求量很大； 4）獲得了溶出性能極好的粉煤灰熟料 工業(yè)化試
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