资源绿色化综合利用.docx

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1、粉煤灰综合利用冶金0903赵志强摘要：铝资源匮乏，导致铝工业形势严峻，综述了近年来国内外从粉煤灰中提取氧化铝的制备工艺及进展。分别从各制备工艺的特点、优点及其存在的缺陷等方面进行简要的评述,并对其发展趋势进行了阐述。关键词：铝资源；粉煤灰；氧化铝；提取0引言在国家优先发展铝的方针指导下,我国铝工业走过了半个世纪的发展历程,已形成地质、采矿、选矿、冶炼、产品开发、教育、科研、设计、施工、商务贸易较完整的工业体系,先后建成抚顺、山东、郑州、贵州、兰州、青海、白银、陕西、包头、青铜峡、平果、云南、焦作等一批电解铝厂和一批中小电解铝厂,带动了相关产业的发展。但是，这也使得我国的铝矿石资源被大量开发，

2、导致铝资源匮乏。我国正处于工业化中期阶段,随着我国经济和社会发展进程加快,对铝的需求日益增长,20世纪90年代以来,我国原铝消费年均以16%的速度递增,2004年我国原铝的消费量占世界份额的24%。按照我国国民经济发展规划到2020年GDP比2000年翻两番,年均保持7.3%的增长速度,对铝的需求会越来越大。目前我国铝土矿正规开采的比例不到50%。而采富弃贫、采大弃小、采易弃难、乱采滥挖高达50%以上,资源浪费很大。我国铝土矿目前主要是私营小规模群采,约占全国冶金用铝土矿的65%,是国有矿山产量的2倍,采矿方法落后,回采率不到30%,最低为12%。据我国国土资源部公布的资料显示，截至2010

3、年底，全国铝矾土累计查明资源储量为37.5亿t，基础储量约为8.97亿t。与其他铝矾土资源丰富的国家相比，我国铝矾土资源相对匮乏，现已探明可经济利用的铝矾土储量静态保障年限仅有9年。而目前我国已成为世界氧化铝生产第二大国，铝矾土资源需求大幅增长。我国国内铝矾土的特点是高铝、高硅、低铁；铝硅比（A/S）大都在4~7之间，矿石类型绝大部分为一水硬铝石，这种矿石不能直接使用拜耳法生产氧化铝，使得我国以联合法生产氧化铝为主。为了进一步降低氧化铝成本，提高国际竞争力，国内多家氧化铝企业开始进口铝矾土矿石采用拜耳法生产氧化铝。而且，近年来我国铝矾土矿石进口量呈现连续快速增加之势，除了2009年有所下降之

4、外对外依存度逐年提高，2011年甚至已接近60%。我国铝矾土进口主要来源是印尼和澳大利亚，并有少量来自印度，根据2011年前11个月的统计数据，我国将近80%的铝矾土进口依靠印尼（百川资讯，2012）。正是由于我国铝土矿资源的匮乏，从粉煤灰中提取氧化铝的制备工艺越来越广泛的收到人们的关注。粉煤灰是无机煤在高温燃烧后所残留的固体废弃物。有关资料显示,我国的煤年总消耗量约11.06亿t,到2020年,我国粉煤灰的年总排放量加上目前我国已有的20亿t粉煤灰累积堆存量,总的堆存量将达到30多亿t。粉煤灰中含有许多可回收利用的元素,如Si，Al，Fe等。如果能将粉煤灰中的Al、Fe等提取出来,加以利用

5、,一方面,可以解决粉煤灰带来的占用土地、污染环境等问题,缓解粉煤灰废置给环境带来的负面影响,另一方面,也可以使之成为一种廉价的再生资源。粉煤灰不仅可以作为一种宝贵的铝资源，在其他行业中同样有广泛的应用。1粉煤灰的基本特征研究表明,粉煤灰是一种高分散度的固相集合体,其颗粒形态主要为非晶质相的空心微珠、无定形的碳粒、不规则的玻璃体及其它矿物碎屑。矿物组合中除了一部分未燃尽的细小碳粒外,大部分是SiO2和Al2O3的固熔体,另有α-石英、方解石、钙长石、赤铁矿、磁铁矿及莫来石,还有一些残留的煤矸石等。这些矿物一般不以单体矿物状态存在,通常以多相集合体形式出现。2从粉煤灰中提取铝的工艺2.1直接酸浸

6、法硫酸浸取法是以粉煤灰和硫酸为原料,经细磨焙烧活化,用硫酸浸出硫酸铝,结晶制备出硫酸铝结晶,再经煅烧等过程而制备出氧化铝。研究了硫酸浸取法从粉煤灰中提取氧化铝,回收率最高可达93.2%。最佳实验条件为:在85~90℃温度下溶出Al3+,浸出时间40~90min,硫酸铝溶液在110~120℃浓缩出硫酸铝晶体,然后在810℃左右煅烧4.0~6.0h而制得α-Al2O3。以氟化铵作为助溶剂,采9.0mol/L的浓硫酸直接浸取法制备氧化铝了,最佳条件为:m(粉煤灰)/m(浓硫酸)=0.5,溶解2.0h,氟化铵用量为粉煤灰的8%,然后沸腾下反应,过滤、纯化、煅烧,制得氧化铝。氧化铝的浸出率达到97.3

7、6%。该工艺虽然具有较高的浸出率,但由于采用了用氟化物作为助溶剂对环境造成一定的污染,使得该方法的应用受到一定的限制。2.2煅烧-酸浸法粉煤灰中的SiO2和Al2O3是结合强度较高的玻璃体,大部分Al2O3是以活性很差的莫来石结构存在,采用直接酸浸法Al2O3很难有较高的浸出率,因此必须对粉煤灰进行活化处理,以提高Al2O3的活性。通常主要有两种方式活化粉煤灰中的Al2O3,一是采用石灰,二是用纯碱与粉煤灰混