從粉煤灰中提取氧化鋁和二氧化硅的研究.pdf

1、粉煤灰是燃煤電廠排棄的固體廢棄物，我國(guó)粉煤灰排放量非常大，它占用耕地、污染環(huán)境，制約了當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此開展粉煤灰的綜合利用研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。
　　 本文針對(duì)山西某電廠粉煤灰進(jìn)行了提取氧化鋁和二氧化硅的研究。對(duì)粉煤灰詳細(xì)考察后，設(shè)計(jì)了濃硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化鋁、提鋁渣濃堿浸出提取二氧化硅的工藝，并進(jìn)行了詳細(xì)的研究，結(jié)果如下：
　　 1)濃硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化鋁的研究用濃硫酸浸出研磨

2、活化后的粉煤灰制備硫酸鋁晶體，硫酸鋁晶體分解制備氧化鋁。工藝流程：粉煤灰→研磨活化→酸浸→焙燒→干渣→溶出→硫酸鋁溶液→結(jié)晶→硫酸鋁晶體→重結(jié)晶除鐵→高純硫酸鋁晶體→焙燒→氧化鋁。
　　 濃酸浸出條件：粉煤灰中位徑D50為10μm、硫酸濃度98％、溫度260℃、時(shí)間120min、液固比4:1；溶出條件：焙燒除酸后的干渣加水500ml/(100g粉煤灰)溶出40min，得到硫酸鋁溶液，氧化鋁提取率可達(dá)87％。重結(jié)晶除鐵一次，制備的

3、硫酸鋁產(chǎn)品符合化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；重結(jié)晶除鐵三次，并在1100℃焙燒后的氧化鋁產(chǎn)品符合有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 硫酸鋁晶體的熱分解過程，包括兩步脫結(jié)晶水和一步硫酸鋁分解過程。利用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分別計(jì)算出反應(yīng)的活化能、反應(yīng)級(jí)數(shù)、指前因子，確定三步分解反應(yīng)速率方程如下：
　　 第一步脫結(jié)晶水速率方程：
　　 第二步脫結(jié)晶水速率方程：
　　 第三步分解速率方程：
　　 2)濃硫

4、酸浸出法的推廣研究對(duì)低品位鋁土礦進(jìn)行了濃硫酸浸出法提取氧化鋁工藝的推廣應(yīng)用，證明濃硫酸浸出法同樣適用于低品位鋁土礦，氧化鋁浸出率可達(dá)到85％。
　　 3)濃堿浸出法從提鋁渣中提取二氧化硅的研究以粉煤灰提鋁渣為硅源，采用質(zhì)量百分比濃度為60％的氫氧化鈉溶液在極低的液固比2.2:1條件下浸出提鋁渣制備硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液碳分制備沉淀二氧化硅。工藝流程：提鋁渣→堿浸→溶出→硅酸鈉溶液→碳分→沉淀二氧化硅。其中碳分工藝采取的是二次碳分

5、法，使得到的沉淀二氧化硅純度較高。通過對(duì)碳酸鈉溶液的苛化處理使所有物料能夠循環(huán)使用，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。
　　 濃堿浸出條件：溫度110℃、時(shí)間90min、濃度60％、液固比2.2:1；溶出條件：溫度80℃、加水量1000ml/(100g提鋁渣)、時(shí)間60min，二氧化硅提取率可達(dá)86％。
　　 二次碳分條件：溫度80℃、硅酸鈉濃度70g·L-1、模數(shù)0.6、氣體流速20ml·min-1～30ml·min-1。第一次碳分

6、在pH值為11時(shí)結(jié)束，過濾得到雜質(zhì)含量較少的硅酸鈉溶液，對(duì)其進(jìn)行第二次碳分，在pH值為9.5結(jié)束，反應(yīng)率可達(dá)到90％以上，制備出的沉淀二氧化硅洗滌干燥后純度在99.7％以上，符合化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 以粉煤灰提鋁渣為原料，直接鹽酸除鐵制備二氧化硅微粉。鹽酸除鐵條件：溫度80℃、液固比6：1、HC1濃度6mol·L-1、反應(yīng)2h后除鐵率達(dá)到75.5％，除鐵后產(chǎn)品符合冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　 4)硅酸鈉溶液粘度性質(zhì)分析硅酸鈉溶液