从粉煤灰中提取氧化铝烧结过程铝硅反应行为的研究

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1、万方数据第24卷第3期2008年6月湖南有色金属HUNANNONFERROUSMETALS9从粉煤灰中提取氧化铝烧结过程铝硅反应行为的研究薛冰，孙培梅，童军武，赵钴，徐红艳，杨继敏(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083)摘要：采用x射线衍射法对粉煤灰和石灰石烧成熟料的物相组成进行了分析，对烧结过程铝和硅的反应行为进行了研究。通过在不同生料配方，不同烧结温度下熟料物相半定量分析表明，在生料配方C／A为1．9左右，温度在1320一l360℃范围内，铝硅的反应产物主要是C12A7和丫一c2S，在此条件下，熟料中的Ah03在碳酸钠溶液中

2、能较好地溶出。在低于1260℃温度下的烧结熟料中没有C12A7生成。关键词：粉煤灰；硅铝反应行为；X射线物相分析中图分类号：TF802．67文献标识码：A文章编号：1003—5540(2008)03—0009—05石灰石烧结法可以从高岭土、粘土、煤灰、泥灰石、高硅铝土矿及其它含铝原料中提取氧化铝。和碱石灰烧结法相比，石灰石烧结法对原料的适用性广，熟料烧结时不必配碱，且熟料会自粉化，溶出时不需要进行湿磨，溶出泥渣可制水泥。因此，该法常用于处理铝土矿外的其它含铝物料⋯I。石灰石烧结法从粉煤灰中提取氧化铝主要有生料的烧结，烧成熟料的溶出，溶出液的脱硅，精

3、液碳分析出氧化铝等几个阶段。熟料的烧成是通过石灰石和粉煤灰在高温下的反应，制备能充分自粉化，且在碳酸钠溶液中有较高溶出率的粉末物料。本文通过x射线衍射(XRD)方法对在不同烧结条件下的熟料进行物相分析，初步探讨烧结过程中铝硅的反应行为。1试验方法1．1试验原料试验所用原料为粉煤灰和石灰石，其化学成分如表1所示。表1粉煤灰和石灰石的化学成分％使用x射线衍射法测定了粉煤灰的物相组成，如图1所示。表明粉煤灰中主要物相为莫来石(3A1203·2Si02)和石英(Si02)。×E+4(CPS)2．11．713080．4O·一AkSi20】3-。。Si02’L

4、L。iii：J；!．d妊i!=i‘：i二盖二：1015202530354045505560657075808590衍射角2o／C。)图1粉煤灰X射线衍射图作者简介：薛冰(1982一)，男，在读硕士研究生，主要从事粉煤灰中提取有价元素的基础理论研究。1．2试验设备及操作烧结试验在加热元件为硅钼棒的高温炉中进行。将粉煤灰和石灰石按比例混合，压制成型，在设定的工艺条件下进行烧结。烧结完成后炉子断电，降到一定温度后，将物料出炉在空气中冷却，并实现自粉化。待熟料自粉化结束后，过0．147mm筛，筛下的熟料保存起来，计算自粉化率，分析熟料物相组成和A1203含

5、量，使熟料在碳酸钠溶液中溶出，测定A1203溶出率。1．3分析方法使用x射线衍射法分析熟料物相组成，用MDIJADE5．0x射线衍射分析软件对XRD数据进行万方数据10湖南有色金属第24卷分析，定性判断出物相组成，半定量分析其组成量。2试验结果和讨论影响烧结过程反应的主要因素有粉煤灰和石灰石的配比，烧结温度等。因此，在不同的生料配方和烧结温度下进行了试验。2．1生料配方试验反应条件为：烧结温度1360℃，保温时间60rain，出炉温度900℃，改变生料配方C／A(CaO和A120，的摩尔比)值。对烧成熟料进行物相分析的X射线衍射图如图2。图6所示，

6、对其物相进行半定量分析的结果如表2所示。熟料的自粉化和在碳酸钠溶液中的溶出情况如表3所示。＼龇J№撬252030加506020／(。)图2X射线衍射图(C／A=1．5)I‘■她913l锄燃1920304050602日，(。)魁1000霸盔；妞500750魁颤撩500姻250O0l，)也911孕i№溉8192220304050602日／(。)图4X射线衍射图(C／A=1．9)203040506020／(。)图5X射线衍射图(C／A=2．1)20304050602日／(。)图3X射线衍射图(C／A=1．7)图6X射线衍射图(C／A=2．3)表2不同配方

7、熟料的X射线衍射图半定量分析结果注：c12A7表示12CaO·7A1203。C2S表示2CaO·Si02，c3A表示3CaO·A1203．以下同。姗咖姗。世颤碌豁∞o2O752世黼磉喀铷咖姗。心瓢碌峪万方数据第3期薛冰，等：从粉煤灰中提取氧化铝烧结过程铝硅反应行为的研究1l注：熟料溶出条件为碳酸钠用量为理论值的1．0倍，液固ttL／S=3，溶出温度60℃，溶出时间60min。从图2。图6及表2可看出，在上述试验条件从图7一图12及表4可知，在l260℃到1360℃下，粉煤灰和石灰石烧结过程产生的熟料的主要物范围内，烧结熟料中主要物相成分为C12A，

8、和了一相组成为7一c2s和c12A7，但随着生料配方C／A的C2S，但随着温度的降低其量逐渐减少，说明在l260oC变化其