粉煤灰资源化综合利用新技术

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1、粉煤灰资源化综合利用新技术欢迎加入粉煤灰、煤矸石交流群。群号：390642205.我们所开发的粉煤灰综合利用技术的亮点在于：综合利用过程不需对粉煤灰进行焙烧！设备投资省、能耗低、分解率高！实现了对粉煤灰中硅、铝、铁元素的综合利用，处理成本低、经济效益显著、无污染。阅读导引：1、【文章】：我国粉煤灰高附加值化综合利用的研究及产业化现状；2、【技术简介】由粉煤灰制备高分散性轮胎专用白炭黑、冰晶石和高纯氧化铁1、【文章】：我国粉煤灰高附加值化综合利用的研究及产业化现状肖景波（南阳东方应用化工研究所，河南

2、南阳，473100）一、概述粉煤灰是一种典型的大量工业固体废弃物，2015年我国排放总量将达到5.8亿吨[1]，形成沉重的环境负担。粉煤灰的化学组成主要为SiO2、Ai2O3、Fe2O3和未燃尽C，此外还有少量的Mg、Ti、K、Na、P、S的氧化物以及稀有金属氧化物等，从笔者研究过的粉煤灰情况看：SiO2、Ai2O3、Fe2O3和C的含量通常在23.8~56.5%、10.1~37.3%、4.3~14.1%和3.4~29.2%之间。物相主要由莫来石（3Al2O3·2SiO2)晶相和硅铝酸盐玻璃相组成

3、，其它还有石英（SiO2)、赤铁矿（Fe2O3)、磁铁矿（Fe3O4)、刚玉（α-Al2O3)等。目前我国对粉煤灰的综合利用水平不高，约为67%[2]，主要用于建筑材料和建设工程等领域，如用于生产水泥、制砖、泡沫玻璃、商砼、加气混凝土、陶粒、轻质建材、填充材料等，利用层次比较低。采用湿法冶金工艺由粉煤灰制备氧化铝和白炭灰是粉煤灰高附加值化、精细化综合利用的主要方向，也是近年来学术及产业界研究、关注的热点。二、研究进展及产业化现状2.1、研究进展：以湿法冶金工艺对粉煤灰进行综合利用，按分解方法的不同

4、可分为碱法、酸法及酸碱联合法。2.1.1、石灰石焙烧法：2.1.1.1、工艺概要：将粉煤灰与石灰石磨细，然后按配比混匀，在1320～1400°C下焙烧，使莫来石的Si-0-AI键得以破坏，将莫来石和石英转化为铝酸钙（12CaO·7Al2O3）和硅酸二钙（2CaO·SiO2），使粉煤灰中的氧化铝得到活化[3]。化学反应：7A6Si2O13+64CaCO3→14Ca2SiO4+3Ca12Al14O33+64CO2↑（1）SiO2+2CaCO3→Ca2SiO4+2CO2↑（2）7Al2O3+12CaCO

5、3→Ca12Al14O33+12CO2↑（3）将焙烧熟料以碳酸钠溶液溶出，铝酸钙分解生成铝酸钠（NaAlO2）溶液和碳酸钙沉淀，硅酸钙则转化为碳酸钙沉淀和偏硅酸钠溶液。经分离制得主要成份为铝酸钠，同时含有少量偏硅酸钠的溶液。将所得含偏硅酸钠的铝酸钠溶液用氢氧化钙脱硅，再采用炭分工艺制得氢氧化铝，再将氢氧化铝煅烧即得氧化铝产品。主要化学反应为：Ca12Al14O33+12Na2CO3+5H2O→14NaAlO2+12CaCO3↓+10NaOH（4）Ca2SiO4+2Na2CO3+H2O→Na2SiO

6、3+2CaCO3↓+2NaOH（5）xNa2SiO3+2NaAlO2+3Ca(OH)2+4H2O→3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-x)H2O↓+(2+2x)NaOH（6）2NaAlO2+CO2+3H2O→Na2CO3+2Al(OH)3↓（7）2Al(OH)3→Al2O3+3H2O↓（8）2.1.1.2、评析：该法的优点是工艺简单，设备腐蚀性小，耗碱量较小，焙烧物料无需破碎；缺点是烧结温度高，能耗高，石灰石消耗量大，氧化铝溶出率不高，仅为70%[4]，此外未能对硅、铁资源进行综合利用，CO2

7、和硅钙渣排放量大，环境负仍然较重。从产出角度看，假定粉煤灰中含氧化铝50%,溶出率70%，收率90%，每处理一吨粉煤灰产出冶金级氧化铝319kg，出厂价2.9元/kg，产值925元，生产企业盈利难度大。2.1.2、碱石灰焙烧法：2.1.2.1、工艺概要：将粉煤灰、石灰石和碳酸钠混合均匀，经高温焙烧使莫来石的Si-0-AI键得以破坏，将莫来石和石英转化为易溶于水的偏铝酸钠（NaAlO2）和难溶的硅酸钙（2CaO·SiO2）[5]。化学反应：CaCO3→CaO+CO2↑（9）Al2O3+Na2CO3→

8、2NaAlO2+CO2↑（10）SiO2+2CaO→Ca2SiO4（11）Al6Si2O13+4CaO+3Na2CO3→2Ca2SiO4+6NaAlO2+3CO2↑（12）2Fe3O4+3Na2CO3+0.5O2→3Na2Fe2O4+3CO2↑（13）焙烧熟料经水溶、分离、两段脱硅、炭分等工序制得氢氧化铝，再经煅烧得氧化铝产品。溶出过程的化学反应为：NaAlO2+2H2O→Na++Al(OH)4-↓（14）Na2Fe2O4+4H2O→2NaOH+Fe2O3·3H2O↓（15）2.1