了解粉煤灰提鋁技術(shù)及研究進(jìn)展

第第頁(yè)了解粉煤灰提鋁技術(shù)及研究進(jìn)展粉煤灰重要是發(fā)電廠燃煤燃燒后的產(chǎn)物，粉煤灰中除了未燃炭，還有大量的SiO2和Al2O3，其中Al2O3的含量實(shí)現(xiàn)30%以上，某些地區(qū)的高鋁粉煤灰中Al2O3甚至高達(dá)50%，是替換鋁土礦的理想料子。目前，粉煤灰中鋁回收技術(shù)重要是濕法浸出，包含酸浸法、堿浸法、酸堿聯(lián)合法等。1、堿法工藝粉煤灰堿法回收鋁重要以燒結(jié)法為主，先將粉煤灰與燒結(jié)劑的混合料在高溫下燒結(jié)，然后采用濕法浸出燒結(jié)熟料，浸出液經(jīng)脫硅、沉淀、焙燒等過(guò)程得到氧化鋁。該方法目前采用最多的燒結(jié)劑是石灰石和堿石灰，存在產(chǎn)渣量大、能耗高和鋁浸出率低的問(wèn)題，是傳統(tǒng)粉煤灰堿法回收鋁工藝的致命性缺點(diǎn)。預(yù)脫硅—堿石灰燒結(jié)法在肯定程度上可以減少產(chǎn)渣量和提高鋁浸出率。該工藝的預(yù)脫硅處理可以使粉煤灰的硅含量下降40%左右，灰中鋁硅比得到大幅度提高，從而減少了燒結(jié)劑的用量，使產(chǎn)渣量降低70%左右，但預(yù)脫硅加添了工藝的多而雜性，且不行避開(kāi)會(huì)損失氧化鋁，使鋁的總回收率有所降低。為了降低能耗，很多學(xué)者開(kāi)發(fā)了一些新型工藝技術(shù)。Zhang等采用微波加熱輔佑襄助燒結(jié)粉煤灰與石灰石混合料，微波輔佑襄助加熱技術(shù)大幅度降低了工藝能耗，但微波加熱設(shè)備價(jià)格一般比較昂貴，整體經(jīng)濟(jì)性尚需論證。Sun等提出了一種預(yù)脫硅—混合堿浸出的方法，先用低濃度的NaOH溶液處理粉煤灰，然后用NaOH+Ca（OH）2混合堿溶液從預(yù)脫硅粉煤灰提取鋁，在最優(yōu)條件下，Al的提取率可達(dá)92%。該方法以強(qiáng)堿溶出替代高溫?zé)Y(jié)，能耗較小，但其耗堿量較大。2、酸法工藝粉煤灰酸法回收鋁重要以酸浸工藝為主，先采用鹽酸或硫酸對(duì)粉煤灰進(jìn)行浸出，粉煤灰中氧化鋁與酸反應(yīng)生成AlCl3或Al2（SO4）3進(jìn)入酸浸液，然后酸浸液經(jīng)除雜、結(jié)晶、焙燒等過(guò)程得到氧化鋁。CFB粉煤灰中鋁的活性普遍較高，采用直接酸浸法即可獲得較高的鋁浸出率。李文清等以CFB粉煤灰為原材料，采用HCl浸出，Al的浸出率實(shí)現(xiàn)了85.84%。與CFB粉煤灰相比，PC粉煤灰中的鋁重要以莫來(lái)石和剛玉形式存在，酸溶活性較差。因此需要在浸出前對(duì)粉煤灰進(jìn)行活化預(yù)處理，使灰中的莫來(lái)石和剛玉轉(zhuǎn)化為酸溶相，從而獲得較高的鋁浸出率。張?jiān)品宓炔捎茫∟H4）2SO4在400℃下活化PC粉煤灰，然后使用HCl浸出，Al的提取率實(shí)現(xiàn)85.4%。Li等以NaCl為活化劑，HCl為浸出劑，Al的提取率超出90%。在酸浸出的過(guò)程中，F(xiàn)e、Ca等雜質(zhì)元素隨Al一起進(jìn)入酸浸液，酸浸液中金屬離子浩繁，使Al和雜質(zhì)元素實(shí)現(xiàn)高效分別得到高純度的富鋁液，始終是鋁回收過(guò)程中的研究重點(diǎn)。目前，重要采用的方法有溶劑萃取法和樹(shù)脂吸附法。賈光林等采用N503+TBP+正辛醇萃取體系對(duì)酸浸液進(jìn)行除鐵試驗(yàn)，在最優(yōu)條件下，鐵的去除率高達(dá)99.8%。溶劑萃取法設(shè)備簡(jiǎn)單、處理量大、本錢(qián)低，可以獲得較高除鐵率，但強(qiáng)酸環(huán)境對(duì)萃取有機(jī)相溶損嚴(yán)重、對(duì)萃取設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，目前很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。李世春等采用樹(shù)脂吸附法對(duì)酸浸液進(jìn)行了除鐵中試試驗(yàn)，F(xiàn)e的去除率高達(dá)99.63%。王愛(ài)愛(ài)等比較了多種從酸浸液中除鈣的方法，結(jié)果表明，樹(shù)脂除鈣法效果最佳，Ca的去除率高達(dá)99.2%。國(guó)家能源集團(tuán)在粉煤灰鹽酸法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中，酸浸液除鐵和除鈣均采用了樹(shù)脂吸附法，取得了比較好的效果，產(chǎn)品氧化鋁中Fe含量不大于0.002%，Ca含量不大于0.03%。與溶劑萃取法相比，樹(shù)脂吸附法效率高、操作環(huán)境好，但存在處理本領(lǐng)有限，投資本錢(qián)比較高的缺點(diǎn)，整體經(jīng)濟(jì)性不佳。3、酸堿聯(lián)合法酸堿聯(lián)合法重要是Na2CO3和粉煤灰按比例燒結(jié)，熟料用烯酸溶解后，得到的含鋁溶液加入NaOH調(diào)整pH值得到NaAlO2溶液，煅燒后得到Al2O3產(chǎn)品。蔣訓(xùn)雄等研究人員以高鋁粉煤灰為原材料，采用酸堿聯(lián)合法從粉煤灰中提取氧化鋁，氧化鋁提取率達(dá)92.46%；宗燕兵等研究人員將造塊焙燒引入酸堿聯(lián)合法，在堿灰比為0.6、焙燒溫度為825℃、焙燒時(shí)間為150min、硫酸濃度為3mol/L、酸浸溫度為70℃、酸浸時(shí)間為100min的最優(yōu)條件下氧化鋁浸出率為84%。4、其他方法除了研究比較多的堿法和酸法工藝外，連續(xù)顯現(xiàn)了一些新型的粉煤灰提鋁工藝，如水化學(xué)法、真空熱還原法、碳熱氯化法等。水化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是鋁提取率高、能耗低、硅渣易分解，但相對(duì)高的堿濃度導(dǎo)致漿料的黏度特別高，不利于漿料的流動(dòng)；另外，反應(yīng)介質(zhì)的循環(huán)效率比較低，造成物耗比較大。真空熱還原法與傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝相比，將近沒(méi)有二次污染物，更加綠色環(huán)保。碳熱氯化法與酸堿法相比，不產(chǎn)生酸、堿