GB∕T 39201-2020 高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)規(guī)范

Z00中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)規(guī)范Txx-國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)ⅠGB／T39201—2020前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4符號(hào) 5工藝流程 6原料要求 7技術(shù)要求 8檢測(cè)方法 9產(chǎn)品質(zhì)量要求 10副產(chǎn)物和廢棄物回收利用 附錄A（規(guī)范性附錄）有關(guān)物料檢測(cè)方法 附錄C（規(guī)范性附錄）溶液中 附錄D（規(guī)范性附錄）石灰乳中有效的測(cè)定 ⅢGB／T39201—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)產(chǎn)品回收利用基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC415)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開(kāi)發(fā)利用研發(fā)中心、內(nèi)蒙古自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化院、內(nèi)蒙古大唐國(guó)際再生資源開(kāi)發(fā)有限公司、天能電池集團(tuán)股份有限公司。GB／T39201—2020高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高鋁粉煤灰提取氧化鋁的技術(shù)原理、原料要求、技術(shù)要求、產(chǎn)品質(zhì)量要求、檢測(cè)方法、副產(chǎn)物和廢棄物回收利用。本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁的工業(yè)設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T210.1工業(yè)碳酸鈉及其試驗(yàn)方法第1部分：工業(yè)碳酸鈉GB/T煤的工業(yè)分析方法GB/T煤的發(fā)熱量測(cè)定方法GB/T煤中全硫的測(cè)定方法GB/T石油產(chǎn)品水含量的測(cè)定蒸餾法GB/T石油產(chǎn)品酸值測(cè)定法GB/T石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法GB/T石油和石油產(chǎn)品及添加劑機(jī)械雜質(zhì)測(cè)定法GB/T煤灰成分分析方法GB/T3286.1—2012石灰石及白云石化學(xué)分析方法第1部分：氧化鈣和氧化鎂含量的測(cè)定絡(luò)合滴定法和火焰原子吸收光譜法GB/T3286.2—2012石灰石及白云石化學(xué)分析方法第2部分：二氧化硅含量的測(cè)定硅鉬藍(lán)分光光度法和高氯酸脫水重量法GB/T3536—2008石油產(chǎn)品閃點(diǎn)和燃點(diǎn)的測(cè)定克利夫蘭開(kāi)口杯法GB/T4294氫氧化鋁GB/T4348.1—2013工業(yè)用氫氧化鈉氫氧化鈉和碳酸鈉含量的測(cè)定GB/T4348.2—2014工業(yè)用氫氧化鈉氯化鈉含量的測(cè)定汞量法GB5085.3危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別GB5085.7危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則GB/T6609.2—2009量損失的測(cè)定GB/T6609.3—2004GB/T6609.4—2004二鐵含量GB/T6609.5—2004氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法氧化鋁化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)第部分和質(zhì)鉬藍(lán)光度法測(cè)定二氧化硅含量鄰二氮雜菲光度法測(cè)定三氧化氧化鈉含量的測(cè)定12GB／T39201—2020GB一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)MT/T371—2005煤礦水中硫離子的測(cè)定方法YS/T534.1—2007氫氧化鋁化學(xué)分析方法第1部分：水分的測(cè)定重量法YS/T534.2—2007氫氧化鋁化學(xué)分析方法第2部分：燒失量的測(cè)定重量法YS/T534.3—2007氫氧化鋁化學(xué)分析方法第3部分：二氧化硅含量的測(cè)定鉬藍(lán)光度法YS/T534.4—2007氫氧化鋁化學(xué)分析方法第4部分：三氧化二鐵含量的測(cè)定鄰二氮雜菲光度法YS/T534.5—2007氫氧化鋁化學(xué)分析方法第5部分：氧化鈉含量的測(cè)定YS/T575.1—2007鋁土礦石化學(xué)分析方法第1部分：氧化鋁含量的測(cè)定EDTA滴定法YS/T575.3—2007鋁土礦石化學(xué)分析方法第3部分：二氧化硅含量的測(cè)定鉬藍(lán)光度法YS/T575.5—2007鋁土礦石化學(xué)分析方法第5部分：三氧化二鐵含量的測(cè)定鄰二氮雜菲光度法YS/T575.9—2007鋁土礦石化學(xué)分析方法第9部分：氧化鉀、氧化鈉含量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法YS/T575.18—2007鋁土礦石化學(xué)分析方法第18部分：總碳含量的測(cè)定燃燒-非水滴定法YS/T803冶金級(jí)氧化鋁3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1鋁硅比固體物料中氧化鋁(Al2O3)和二氧化硅(2)的質(zhì)量比。3.2高鋁粉煤灰鋁硅比大于1.0的燃煤電廠粉煤灰。3.3溶出率進(jìn)入液相中的物質(zhì)量占原固體中該物質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3.4苛性比值鋁酸鈉溶液中苛性堿(和氧化鋁的摩爾比。3.5硅量指數(shù)鋁酸鈉溶液中氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比。3.6種分分解率種子分解過(guò)程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精液中所含氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3GB／T39201—20203.7碳分分解率碳酸化分解過(guò)程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精液所含氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。下列符號(hào)適用于本文件。A1：在實(shí)驗(yàn)室條件下取得的熟料氧化鋁溶出率。A2：在工業(yè)溶出條件下取得的氧化鋁溶出率。N1：在實(shí)驗(yàn)室條件下取得的熟料氧化鈉溶出率。N2：在工業(yè)溶出條件下取得的氧化鈉溶出率。5工藝流程預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁是以高鋁粉煤灰為原料，采用苛性堿對(duì)其進(jìn)行預(yù)脫硅處理以提高粉煤灰的鋁硅比得到脫硅灰，然后以脫硅灰為原料采用堿石灰燒結(jié)法進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)。5.2工藝流程圖工藝流程見(jiàn)圖1。4GB／T39201—2020說(shuō)明： 原料或中間產(chǎn)物； 產(chǎn)品或副產(chǎn)品。圖1高鋁粉煤灰預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁工藝流程采用苛性堿對(duì)高鋁粉煤灰中的非晶態(tài)二氧化硅進(jìn)行浸出，液固分離、洗滌后即得到硅酸鈉溶液和脫硅粉煤灰。硅酸鈉溶液可用于制取活性硅酸鈣、白炭黑、沸石等副產(chǎn)品，所得母液（堿液）經(jīng)蒸發(fā)返回進(jìn)入預(yù)脫硅系統(tǒng)處理下一批高鋁粉煤灰。5GB／T39201—20205.4生料制備及熟料燒結(jié)經(jīng)預(yù)脫硅后的脫硅粉煤灰與碳酸鈉、石灰（石）等進(jìn)行配料燒結(jié)，形成以Na2O·Al2O3、Na2O·為主的固體熟料。5.5熟料溶出及硅鈣渣洗滌固體熟料經(jīng)溶出、液固分離、洗滌后即得到含硅的鋁酸鈉溶液（粗液）和以2CaO·SiO2為主的硅鈣渣。5.6粗液脫硅含硅的鋁酸鈉溶液（粗液）經(jīng)過(guò)基于形成固體水合鋁硅酸鈉的一段脫硅工藝，以提高溶液的硅量指數(shù)，固液分離后部分液量經(jīng)葉濾得到一段精液進(jìn)入種分系統(tǒng)，其余液量進(jìn)行基于形成水合鋁硅酸鈣的二段脫硅工藝進(jìn)一步提高溶液的硅量指數(shù)，液固分離、葉濾后得到二段精液進(jìn)入碳酸化解系統(tǒng)。一、二段脫硅所得硅渣返回配料。5.7精液分解碳酸化分解所得的氫氧化鋁作為種子進(jìn)入種分系統(tǒng)，母液部分進(jìn)入熟料溶出進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，其余部分經(jīng)蒸發(fā)后作為配料循環(huán)使用，種子分解所得氫氧化鋁進(jìn)入焙燒系統(tǒng)，種分母液經(jīng)蒸發(fā)后進(jìn)入粗液脫硅進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整。5.8氫氧化鋁焙燒氫氧化鋁經(jīng)過(guò)焙燒脫除附著水和結(jié)晶水，經(jīng)過(guò)晶型轉(zhuǎn)變等過(guò)程即得到氧化鋁。6原料要求6.1高鋁粉煤灰的Al2O3含量應(yīng)不小于40%,鋁硅比應(yīng)不小于1.0,附水應(yīng)不大于15%。6.2石灰石的CaO含量應(yīng)不小于51%,SiO2含量應(yīng)不大于2%,MgO含量應(yīng)不大于1.5%。液堿的含量應(yīng)不小于含量應(yīng)不大于7技術(shù)要求循環(huán)堿液的反應(yīng)溫度宜為反應(yīng)時(shí)間為7.1.3液固分離洗滌時(shí)，宜采用強(qiáng)制液固分離設(shè)備和逆向洗滌流程。硅酸鈉溶液的濃度不小于懸浮物不大于7.1.5脫硅灰的Na2O含量應(yīng)不大于4.5%7.2生料配制及熟料燒結(jié)指標(biāo)控制6GB／T39201—2020表1生料漿配制成分值水分不大于43%不大于14%固定碳1.5%~3%[N/R]a[C′/S]b鋁硅比[F/A]eb[C′/S]為固體物料中CaO的物質(zhì)的量與SiO2、TiO2的物質(zhì)的量之和的比值。1為生、熟料[N/R]的差值。2為生熟料[C′/S]的差值。7.2.2熟料燒結(jié)宜采用回轉(zhuǎn)窯類燒結(jié)設(shè)備，溫度控制在1200℃~1300℃,時(shí)間大于2h。熟料質(zhì)量要求為為7.3熟料溶出及硅鈣渣洗滌溶出液粗液中含量為苛性比值為浮游物不大于溶出條件宜采用兩段溶出工藝，溫度80℃,粒度：+60#（即等效粒徑大于250μm)不大于15%,同時(shí)+160#（即等效粒徑大于58μm)不小于30%。7.3.3硅鈣渣洗滌宜采用強(qiáng)制分離設(shè)備和重力分離設(shè)備的組合流程，洗水溫度不低于90℃。水分不大于不小于不大于7.4粗液脫硅脫硅原液中苛性比值控制在固體含量宜控制在脫硅條件溫度宜控制在7.4.1.3一段精液中Al2O3應(yīng)不小于90g/L,硅量指數(shù)不小于300,浮游物不大于0.012g/L。7.4.2.1石灰乳中以Ca(OH)2形式存在的CaO應(yīng)不小于180g/L,固體含量應(yīng)不大于240g/L。7.4.2.2脫硅條件溫度應(yīng)不小于95℃,時(shí)間為4h。7.4.2.3二段精液中Al2O3應(yīng)不小于80g/L,硅量指數(shù)不小于550,浮游物不大于0.012g/L。7GB／T39201—20207.5.1.1分解條件：固體含量應(yīng)控制在400g/L±50g/L,分解時(shí)間控制在50h~55h,首槽溫度為72℃。種分分解率(ηA)應(yīng)不小于0.52。水分應(yīng)不大于附堿不大于7.5.2.1CO2氣體濃度應(yīng)不小于38%,在標(biāo)準(zhǔn)工況條件（即1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大)控制在7.6.1焙燒條件宜采用氣體懸浮焙燒設(shè)備，主爐溫度控制在1050℃~1100℃。7.6.2焙燒氧化鋁灼減應(yīng)不大于1.0%。oH母液蒸發(fā)7.7.1.1蒸發(fā)條件宜采用降膜蒸發(fā)機(jī)組。蒸發(fā)母液K應(yīng)控制在7.7.2種分母液蒸發(fā)7.7.2.1蒸發(fā)條件宜采用降膜蒸發(fā)機(jī)組。種分蒸發(fā)母液7.7.3碳分母液蒸發(fā)7.7.3.1蒸發(fā)條件宜采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)機(jī)組。碳分蒸發(fā)母液T宜控制在7.8石灰燒制及石灰乳化制石灰石中含量應(yīng)不小于含量不大于含量不大于7.8.1.2燒制條件宜采用立窯進(jìn)行燒制。石灰中含量應(yīng)不小于7.8.1.4CO2氣體濃度應(yīng)不小于38%,其中CO不大于0.50%,在標(biāo)準(zhǔn)工況條件（即1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0℃、相對(duì)濕度0%)下折算，含塵量不大于50mg/m3。8GB／T39201—20207.8.2.1化制條件宜采用筒型循環(huán)化灰設(shè)備，熱水溫度不小于90℃。石灰乳中以應(yīng)不小于固體含量不大于7.8.3.1粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)符合國(guó)家環(huán)保排放相關(guān)要求。7.8.3.2粉煤灰提取氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的堿液、酸液等廢液，應(yīng)回收再應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)；危險(xiǎn)廢物鑒別7.8.3.3污染物排放應(yīng)按GB25465執(zhí)行，一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制應(yīng)按GB18599執(zhí)行。7.8.3.4環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB12348的要求。8檢測(cè)方法9產(chǎn)品質(zhì)量要求9.1氫氧化鋁的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T4294的要求。9.2氧化鋁的質(zhì)量應(yīng)符合YS/T803的要求。10副產(chǎn)物和廢棄物回收利用高鋁粉煤灰預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法產(chǎn)生氧化鋁所得硅鈣渣主相為原硅酸鈣(2CaO·SiO2),可用作建筑材料的摻和料，如水泥、路面基層穩(wěn)定材料，也可用于混凝土和砂漿中作復(fù)合礦物摻和料。粉煤灰中金屬鎵在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中逐步富集，到達(dá)一定程度后可通過(guò)對(duì)母液的處理進(jìn)行回收。GB／T39201—2020附錄A（規(guī)范性附錄）有關(guān)物料檢測(cè)方法高鋁粉煤灰預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁有關(guān)物料的檢測(cè)按表A.1執(zhí)行。表A.1檢測(cè)方法明細(xì)表檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法備注原高鋁粉煤灰SiO2GB/T1574—2007—GB/T1574—2007—GB/T1574—2007—石灰石SiO2GB/T3286.2—2012 CaOGB/T3286.1—2012 GB/T3286.1—2012 液堿NaOHGB/T4348.1—2013 GB/T4348.1—2013 碳酸鈉NaClGB/T4348.2—2014—GB/T210.1細(xì)度篩分法標(biāo)準(zhǔn)篩灰分GB/T212—2008—揮發(fā)分GB/T212—2008 固定碳GB/T212—2008 發(fā)熱量GB/T213—2008 全硫GB/T214—2007 油水分GB/T260—2016 黏度GB/T265—1988 閃點(diǎn)及燃點(diǎn)GB/T3536—2008—機(jī)械雜質(zhì)GB/T511—2010—酸值GB/T264—1983—發(fā)熱量GB/T213—2008—產(chǎn)品氫氧化鋁YS/T534.1—2007 燒失量YS/T534.2—2007 SiO2YS/T534.3—2007 YS/T534.4—2007 YS/T534.5—2007 9GB／T39201—2020檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法備注產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量損失GB/T6609.2—2009 SiO2GB/T6609.3—2004 GB/T6609.4—2004 GB/T6609.5—2004 生料水分重量法 粒度篩分法宜用120目（等效粒徑為標(biāo)準(zhǔn)篩固定碳YS/T575.18—2007—SiO2YS/T575.3—2007—YS/T575.5—2007—YS/T575.1—2007—合量GB/T1574—2007 YS/T575.9—2007 熟料容重篩分法宜用150目（等效粒徑為標(biāo)準(zhǔn)篩SiO2YS/T575.3—2007 YS/T575.5—2007 YS/T575.1—2007—合量GB/T1574—2007—YS/T575.9—2007—GB/T1574—2007—MT/T371—2005 硅鈣渣YS/T575.1—2007 合量GB/T1574—2007 GB/T1574—2007 硅酸鈉溶液NK附錄B SiO2附錄C 鋁酸鈉溶液附錄B—NK附錄B—脫硅液浮游物重量法—SiO2附錄C—附錄B 附錄B GB／T39201—2020檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法備注過(guò)程控制物料種分、固體含量重量法 附錄B 附錄B 石灰乳固體含量重量法 有效鈣附錄D GB／T39201—2020附錄B（規(guī)范性附錄）取適量試樣，加過(guò)量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)液和鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液，用Na2O標(biāo)準(zhǔn)液滴定過(guò)量的HCl,依次測(cè)定全堿含量；再以醋酸鋅標(biāo)準(zhǔn)液回滴過(guò)量的EDTA,計(jì)算氧化鋁含量。檢測(cè)所需的試劑為：標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)準(zhǔn)液醋酸鋅標(biāo)準(zhǔn)液f)二甲苯酚橙固體指示劑：醋酸-醋酸鈉緩沖液：使用通常的實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備。加熱水至體積約80加熱煮沸2氫氧化鈉滴定至呈微紅色。加入醋酸-醋酸鈉緩沖液10mL,加二甲苯酚橙指示劑0.03g,以醋酸鋅標(biāo)準(zhǔn)液滴定至紫紅色，即為終點(diǎn)。式中：—加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)液體積，單位為毫升(mL);GB／T39201—2020NT含量按式(B.2)計(jì)算：式中：過(guò)量EDTA標(biāo)準(zhǔn)液相當(dāng)醋酸鋅標(biāo)準(zhǔn)液濃度時(shí)，Na2H2Y三級(jí)解離所離解出氫離子的氧化鈉的毫摩爾質(zhì)量，單位為克每毫摩爾(g/用氯化鋇使有干擾的陰離子(CO-、PO-、SO-等）生成沉淀，加入水楊酸鈉掩蔽鋁，以綠光酚酞作指示劑，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定鋁酸鈉溶液中的苛性堿。檢測(cè)所需的試劑為：標(biāo)準(zhǔn)溶液水溶液；溶液；及通常的實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備。的錐形瓶中依次加入若碳?jí)A低于時(shí)加入溶液若滴綠光酚酞(潤(rùn)洗承接皿后棄去。對(duì)于浮游物很低的樣品可直接吸取上層清液。高濃度移取5.00稀釋后的試液于上述500錐形瓶中，以點(diǎn)滴成線的速度，用0.3226鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至亮綠色即為終點(diǎn)，記下消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液的體積犞5。NK總含量按式(B.3)計(jì)算：GB／T39201—2020式中：氧化鈉的毫摩爾質(zhì)量，單位為克每毫摩爾(g/V6—所分取的試樣相當(dāng)于原液的體積，單位為毫升(mL)。GB／T39201—2020附錄C（規(guī)范性附錄）在鹽酸介質(zhì)中，鉬酸銨與硅酸形成硅鉬雜多酸，加入硫酸-草酸-硫酸亞鐵銨混合液，消除磷、砷干擾，用硫酸亞鐵銨將其還原為硅鉬藍(lán)，用分光光度計(jì)測(cè)量溶液吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算溶液中SiO2的濃度。C.2試劑檢測(cè)所需的試劑為：溶液c)硫酸-草酸-硫酸亞鐵銨混合液；C.3儀器可見(jiàn)分光光度計(jì)及通常的實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備。C.4測(cè)定方法將溶液攪拌均勻，倒入漏斗過(guò)濾，用開(kāi)始部分濾液（不得低于10mL)對(duì)承接器皿內(nèi)壁進(jìn)行潤(rùn)洗后棄去（對(duì)于浮游物很低的樣品可直接吸取）。移取10.00mL［濃度較高時(shí)（如溶出粗液）吸取5.00mL]試液于100mL容量