粉煤灰提取白炭黑和氧化铝的研究

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1、粉煤灰提取白炭黑和氧化铝的研究荆富，伊茂森，张忠温，饶拴民(中煤平朔煤业有限责任公司，山西朔州036006)［摘要］粉煤灰是我国当前排量最大的工业废渣之一，年排渣量已达3亿t以上，大量堆积的粉煤灰会对自然生态环境造成严重的危害。综合利用粉煤灰，实现粉煤灰的资源化利用，对于治理粉煤灰的污染具有十分重要的意义。文章提出先采用碱液常压浸出粉煤灰，生产白炭黑，然后采用碱石灰烧结法生产氧化铝，可实现粉煤灰的经济综合利用。研究表明:用苛性碱液在常压(＜125℃)下浸取粉煤灰45min，粉煤灰中硅的提取率达到7

2、2．5%以上，而氧化铝的总溶出率＜1．2%;碳分浸取得到的硅酸钠溶液，可以生产氧化硅含量＞99%的优质白炭黑，溶液中氧化硅转化率＞98%;浸取硅后的渣中氧化铝含量＞55%，氧化硅含量＜20%，铝硅比≥2．7，适宜采用碱石灰烧结法生产氧化铝。碱石灰烧结法适宜的配方为:碱比0．95～1．0，钙比1．8～2．0;烧结温度宜为1200～1250℃;熟料溶出温度75～85℃，时间10～20min，氧化铝回收率＞86%。综合利用粉煤灰生产白炭黑和氧化铝，经济效益和社会效益显著。［关键词］粉煤灰;白炭黑;氧化铝

3、;综合利用［中图分类号］TD926．4［文献标识码］A［文章编号］1009－1742(2012)02－0096－11粉煤灰除富含氧化铝外还富含氧化硅，含量普1前言遍大于40%，有的高达60%。氧化硅是构建无机目前全国火电厂每年粉煤灰的排放量达到数亿非金属材料的骨架物质，用于生产水泥、玻璃、陶瓷、［1］吨，其中高铝粉煤灰约1亿t。这种粉煤灰中的铝含耐火材料等硅酸盐产品。氧化硅也是无机硅化量普遍高于35%，氧化硅的含量约为48%，还含有物的基本原料。用氧化硅制备的硅酸钠及其衍生产许多有价元素，如铁、钛

4、、钒、镓、锗、铟等，是一种极品近十年来用量大幅增长。硅酸钠作为基本化工原具开发价值的丰富资源。有效回收这些物质，既可料，主要用在涂料、洗涤剂、胶粘剂、催化剂、焊接材以节约开矿成本，发展循环经济和节约经济，又可以料、冶金、铸造、纸板、选矿、建筑、耐火材料等领域。减少对自然生态环境的破坏。实现粉煤灰的资源化它也是白炭黑、4A分子筛和五水偏硅酸钠产品的基综合利用是一件利国利民、利在当代、功在千秋的大本原料。目前，我国白炭黑的年用量约32万t，自产好事，意义重大。量约23万t。仅此一项，年消费硅酸钠量就约

5、百万粉煤灰中含有大量的氧化铝，其质量分数一般吨。4A分子筛和五水偏硅酸钠是生产高效无磷浓为12%～40%，高的达50%以上。晋西北、陕北、缩洗衣粉的主要原料，用它代替传统洗涤剂三聚磷内蒙古中西部地区煤炭资源丰富，年产原煤4亿多酸钠，可以避免使用三聚磷酸钠带来的磷酸盐化合吨，每年产生的粉煤灰量在1亿t以上，这些粉煤灰物使江、河、湖、海水体富营养化污染，其用量正在迅富含氧化铝，含量在40%左右。粗略估算其氧化铝速增长。目前，我国无磷高效浓缩洗衣粉的生产还含量近4000万t，远高于我国现有氧化铝的总产没

6、有全面铺开，仅有奥妙、活力28、碧浪、白猫等数能。因此，实现高铝粉煤灰的资源化利用对我国铝家知名品牌选用五水偏硅酸钠，现年产高效浓缩洗工业的可持续发展具有重要的战略意义。衣粉量约30万t，仅为我国洗衣粉年总产量的十分［收稿日期］2011－08－31［作者简介］荆富(1970—)，山西天镇县人，高级工程师，主要研究方向为化工专业;E－mail:jingfu888@163．com96中国工程科学之一。预计未来5年，我国无磷洗衣粉的年产量将解等工序得到氢氧化铝，最后煅烧得氧化铝。碱液达到80万t，年需五

7、水偏硅酸钠约40万t。上述领域循环利用，残渣用做硅酸盐水泥原料。用碱石灰烧和产品都增大了对硅酸钠的需求，因此，我国亟待发结法从粉煤灰中提取氧化铝在技术上是可行的，但展低能耗、无污染、低成本的硅酸钠生产。要求粉煤灰中氧化铝质量分数不小于30%。此工以粉煤灰为原料生产硅酸钠是一条重要途径。艺能耗较石灰石烧结法低，但需外供二氧化碳。马［6～9］因为粉煤灰中的氧化硅大多呈现非晶结构，易与苛双忱等采用此法处理含氧化硅48．92%(质量性碱液反应生成硅酸钠，而且这种生成反应可在低分数)、氧化铝30．97%(质

8、量分数)的粉煤灰，焙烧温常压下进行，便于利用火电厂排放的废热蒸汽实条件为焙烧温度1200℃，保温2h，物料比mNa2O/［2］现低能耗、无污染、清洁生产。所以，在实现粉煤mAl2O3=1．25，mCaO/mSiO2=2;然后用质量分数为3%灰资源化综合利用时，应高度重视灰中硅资源的开的碳酸钠溶液浸出熟料，温度为60～70℃，保温发利用。1h，液固质量比为10，所得到的铝酸钠溶液经脱国内外从粉煤灰中提取氧化铝的工艺大致可分硅、碳酸分解，煅烧得到氧化铝。该法存在的问题是为碱法和酸法两类