非傳統(tǒng)鋁資源——高硫鋁土礦和粉煤灰的利用研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)己成為世界第一大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),目前,我國(guó)氧化鋁實(shí)際年產(chǎn)量己達(dá)3000萬(wàn)噸,占世界的36％。由于國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源日趨枯竭,氧化鋁工業(yè)資源對(duì)外依存度已高達(dá)60％。資源短缺已成為制約我國(guó)氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。然而,我國(guó)還有約20億噸難處理的高硫鋁土礦資源尚未得到有效開發(fā)利用,開發(fā)利用我國(guó)大量的難處理高硫鋁土礦資源已迫在眉睫,是解決氧化鋁工業(yè)資源短缺危機(jī)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。另外我國(guó)每年還排放大

2、量的高鋁粉煤灰,隨著我國(guó)火電裝機(jī)容量近年來的爆炸式增長(zhǎng),我國(guó)每年排放的粉煤灰渣量已達(dá)3億t以上,粉煤灰已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)固體廢物的最大單一污染源。目前粉煤灰綜合回收實(shí)際利用率不到30％,大量粉煤灰的堆存處置,會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,并存在巨大的安全隱患。粉煤灰中的主要成分為Al2O3和SiO2,二者總含量可達(dá)80％以上,綜合利用其中的氧化鋁,不僅可減輕環(huán)境壓力,還可拓展氧化鋁的來源。因此,開展對(duì)我國(guó)大量的高硫鋁土礦和粉煤灰的利用研究,具有重

3、要的意義。
　　 論文首先對(duì)鋁土礦中以黃鐵礦形式存在的硫在鋁酸鈉溶液中的反應(yīng)行為進(jìn)行熱力學(xué)分析及實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,在373～573K的溫度范圍內(nèi),黃鐵礦分解反應(yīng)的吉布斯自由能都為負(fù)值而且隨著溫度的升高而減小,說明黃鐵礦中的硫很容易與堿液反應(yīng),溫度越高,分解反應(yīng)進(jìn)行的趨勢(shì)越大;黃鐵礦在鋁土礦預(yù)脫硅過程中也會(huì)發(fā)生分解,預(yù)脫硅10h后,黃鐵礦中55.84％的硫進(jìn)入到溶液里;高壓溶出時(shí),黃鐵礦與鋁酸鈉溶液反應(yīng)在2h內(nèi)即達(dá)到平衡,硫的反

4、應(yīng)率達(dá)到90％以上;溶出后進(jìn)入溶液中的硫大部分以S2-形式存在;當(dāng)溫度降低(＜85℃)時(shí),硫會(huì)以墨綠色的氫氧基硫代鐵酸鈉(Na2[FeS2(OH2]·2H2O)形態(tài)析出。
　　 圍繞粉煤灰鋁硅分離和綜合利用進(jìn)行了多種方法探索研究。采用焙燒方法來激發(fā)粉煤灰中SiO2,Al2O3的活性,結(jié)果表明,添加碳酸鈉焙燒和氫氧化鈉焙燒時(shí),粉煤灰都生成了類似于霞石的物質(zhì),鋁硅不能達(dá)到有效分離;采用高壓水化法對(duì)粉煤灰進(jìn)行處理,結(jié)果表明,當(dāng)溫度為2