粉煤灰提取氧化鋁工藝技術(shù)進展_劉延紅

1、4輕金屬2014年第12期收稿日期:2014－08－11氧化鋁氟化鹽粉煤灰提取氧化鋁工藝技術(shù)進展劉延紅，郭昭華，池君洲，王永旺，陳東(神華準能資源綜合開發(fā)有限公司研發(fā)中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯010300)摘要:粉煤灰提取氧化鋁，既符合我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的戰(zhàn)略決策，又能緩解我國鋁土礦資源短缺的問題。本文比較了粉煤灰與鋁土礦的不同化學(xué)和物相組成特點，指出了不同氧化鋁生產(chǎn)方法適用的可能性綜述了我國粉煤灰提取氧化鋁項目的研發(fā)進展、工藝路線和建設(shè)生產(chǎn)情

2、況等最后，分析了不同粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的優(yōu)缺點與工業(yè)化發(fā)展的可行性。關(guān)鍵詞:粉煤灰氧化鋁方法技術(shù)工藝進展中圖分類號:TF80，X773文獻標識碼:B文章編號:10021752(2014)12000406TechnologyprocessofextractingaluminafromcoalashLiuYanhong，GuoZhaohua，ChiJunzhou，WangYongwangChenDong(ＲesearchDevelopme

3、ntcenter，ShenhuaZhungeerEnergyＲesourceComprehensiveDevelopmentCo，Ltd，Erdos010300，China)Abstract:TheextractingofaluminafromcoalashisnotonlyinlinewiththestrategicdecisionofdevelopingcirculareconomyinChina，butalsocanrelieve

4、theshtageofbauxiteresourcesinChinaThispaperpresentsthedifferentcompositionacteristicsofcoalashfrombauxite，pointsoutthepossibilityoftheapplicationofdifferentmethodsofaluminaproduction，overviewstheresearchprogresses，proces

5、sroutes，constructionproductionsituationsoftheprojectofaluminaextractingfromcoalashinChinaFinally，theadvantagesdisadvantagesfurthertheindustrializationfeasibilityofdifferentalumina－extractingtechnologiesarefocusedonKeywds

6、:coalashaluminamethodtechnologyprocessdevelopment粉煤灰資源化利用(當前的綜合利用率不足30%)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是我國的一項重大戰(zhàn)略決策。國家要求按照“減量化、再利用、資源化，減量化優(yōu)先”的原則，以提高資源產(chǎn)出效率為目標，堅持技術(shù)可行、經(jīng)濟合理和有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境的要求，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。粉煤灰中的氧化鋁含量可以高達50%以上［3～4］，接近傳統(tǒng)鋁土礦(一般在55%～65%［5］)，是

7、一種十分重要的非傳統(tǒng)鋁資源。近年來，粉煤灰提取氧化鋁項目已經(jīng)成為熱點，受到政府的大力支持，許多大中型企業(yè)紛紛投資建廠。同時，高校、研究所等科研機構(gòu)也開始越來越多的課題研究。有必要深入了解氧化鋁生產(chǎn)工藝與原理，以及我國粉煤灰提取氧化鋁項目進展情況，并在此基礎(chǔ)上分析不同粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的優(yōu)缺點與工業(yè)化可行性。1粉煤灰與鋁土礦的差異世界鋁土礦的類型主要有三水鋁石型(分子式為Al2O33H2O，結(jié)構(gòu)式為Al(OH)3)、一水軟鋁石型(分子式

8、為Al2O3H2O，結(jié)構(gòu)式為γ－AlO(OH))和一水硬鋁石型(分子式為Al2O3H2O，結(jié)構(gòu)式為α－AlO(OH))三種，其中主要是三水鋁石型鋁土礦。我國鋁土礦的類型主要是一水硬鋁石型。其中，SiO2主要以高嶺石(Al2O32SiO22H2O)形式存在。主要化學(xué)組成如表1所示。表1我國鋁土礦的主要化學(xué)組成［6］，%類型Al2O3SiO2Fe2O3TiO2AS一水硬鋁石型55～6515～1815～122.5～3.03.0～8粉煤灰中的A

9、l2O3主要以氧化物形式存在，其活性比鋁土礦中的Al(OH)3和AlO(OH)較差［7～8］。循環(huán)流化床粉煤灰(簡稱CFB灰)中的Al2O3和SiO2主要以非晶態(tài)偏高嶺石(Al2O32SiO2)形式存在［9］。煤粉爐粉煤灰(簡稱PC灰)主要含有晶態(tài)莫來石(3Al2O32SiO2)和剛玉(Al2O3)，以及非晶態(tài)富SiO2玻璃相。隨著AS降低，PC灰中可能會出現(xiàn)石英相(SiO2)［8，10］。大唐托6輕金屬2014年第12期項目，采用石灰

10、石燒結(jié)－拜耳法，分兩期進行建設(shè)。一期20萬噸于2013年建成投產(chǎn)，2014年成功打通全流程?；竟に嚵鞒倘鐖D1所示［17］。2.2大唐國際和中煤集團的預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法工藝大唐國際從2004開始粉煤灰提取氧化鋁的研發(fā)工作，與清華同方等企業(yè)合作，共同成立了內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)公司，自主研發(fā)成功了預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法，聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣(CaOmSiO2nH2O)和水泥熟料，于2008年完成年產(chǎn)3000噸氧化鋁中試項目并通過技術(shù)成果鑒定

11、。2009年開工建設(shè)年產(chǎn)20萬噸氧化鋁示范項目，2010年成功打通全流程，2012年實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，2013年實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)，并且成本降至2560元噸左右。中煤平朔與朔州市政府合作，于2006年成立了針對粉煤灰提取氧化鋁的“平朔高新技術(shù)研發(fā)中心”，利用預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法聯(lián)產(chǎn)白炭黑(SiO2)和建材原料。2007年完成工業(yè)化中試試驗2009年完成中試項目，并通過專家驗收2011年開工建設(shè)年處理20萬噸粉煤灰項目，即年產(chǎn)4.26萬噸精制白

12、炭黑和9.88萬噸冶金級氧化鋁2014年成功打通全流程。預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法的基本工藝流程如圖2所示［17］。2.3神華集團的“一步酸溶法”工藝神華集團從2004年開始致力于循環(huán)硫化床粉煤灰提取氧化鋁的研發(fā)工作，與吉林大學(xué)簽約，自主研發(fā)了“一步酸溶法”工藝技術(shù)并取得成功。“一步酸溶法”是鹽酸浸取法，是真正的“減量化”生產(chǎn)。2010年開工建設(shè)年產(chǎn)4000噸氧化鋁中試項目2011年專門成立了神華準能資源綜合開發(fā)有限公司2012年成功打通全流

13、程2013年通過了技術(shù)成果鑒定，產(chǎn)品質(zhì)量超過了國家冶金級氧化鋁一級品標準?；竟に嚵鞒倘鐖D3所示。2.4華電集團的硫酸銨燒結(jié)法工藝華電能源與浙江大學(xué)、東北大學(xué)等合作，開展硫酸銨燒結(jié)法提取粉煤灰研究，2012年開工建設(shè)年產(chǎn)5000噸氧化鋁中試項目，目前正在推進中?；竟に嚵鞒倘鐖D4所示［17］。3粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)工業(yè)化發(fā)展的可行性分析綜上所述，我國粉煤灰提取氧化鋁項目采用的工藝技術(shù)主要有四種:預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法、石灰石燒結(jié)－拜耳法、

14、“一步酸溶法”和硫酸銨燒結(jié)法。工藝流程主要有溶出、分解和焙燒三個階段，重點是鋁的溶解提取、硅的沉淀分離、以及鐵鈦的去除等。前兩種是堿法，后兩種屬于酸法。預(yù)脫硅－堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)－拜耳法是傳統(tǒng)氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)，工藝流程較為成熟，主要問題是成渣量大，能耗高，成本高。“一步酸溶法”和硫酸銨燒結(jié)法，溶出液分別是Al3的氯化物和硫酸鹽，酸性強，設(shè)備腐蝕嚴重，含鐵廢水的排放也是一個問題。幾種工藝技術(shù)的比較如表5所示。!“#$#$%?6789: