從粉煤灰中提取氧化鋁和二氧化硅的研究.pdf

1、粉煤灰是燃煤電廠排棄的固體廢棄物，我國粉煤灰排放量非常大，它占用耕地、污染環(huán)境，制約了當?shù)貒窠?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此開展粉煤灰的綜合利用研究具有重大現(xiàn)實意義和長遠戰(zhàn)略意義。
　　 本文針對山西某電廠粉煤灰進行了提取氧化鋁和二氧化硅的研究。對粉煤灰詳細考察后，設(shè)計了濃硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化鋁、提鋁渣濃堿浸出提取二氧化硅的工藝，并進行了詳細的研究，結(jié)果如下：
　　 1)濃硫酸浸出法提取粉煤灰中氧化鋁的研究用濃硫酸浸出研磨

2、活化后的粉煤灰制備硫酸鋁晶體，硫酸鋁晶體分解制備氧化鋁。工藝流程：粉煤灰→研磨活化→酸浸→焙燒→干渣→溶出→硫酸鋁溶液→結(jié)晶→硫酸鋁晶體→重結(jié)晶除鐵→高純硫酸鋁晶體→焙燒→氧化鋁。
　　 濃酸浸出條件：粉煤灰中位徑D50為10μm、硫酸濃度98％、溫度260℃、時間120min、液固比4:1；溶出條件：焙燒除酸后的干渣加水500ml/(100g粉煤灰)溶出40min，得到硫酸鋁溶液，氧化鋁提取率可達87％。重結(jié)晶除鐵一次，制備的

3、硫酸鋁產(chǎn)品符合化工行業(yè)標準；重結(jié)晶除鐵三次，并在1100℃焙燒后的氧化鋁產(chǎn)品符合有色金屬行業(yè)標準。
　　 硫酸鋁晶體的熱分解過程，包括兩步脫結(jié)晶水和一步硫酸鋁分解過程。利用Doyle-Ozawa法和Kissinger法分別計算出反應(yīng)的活化能、反應(yīng)級數(shù)、指前因子，確定三步分解反應(yīng)速率方程如下：
　　 第一步脫結(jié)晶水速率方程：
　　 第二步脫結(jié)晶水速率方程：
　　 第三步分解速率方程：
　　 2)濃硫

4、酸浸出法的推廣研究對低品位鋁土礦進行了濃硫酸浸出法提取氧化鋁工藝的推廣應(yīng)用，證明濃硫酸浸出法同樣適用于低品位鋁土礦，氧化鋁浸出率可達到85％。
　　 3)濃堿浸出法從提鋁渣中提取二氧化硅的研究以粉煤灰提鋁渣為硅源，采用質(zhì)量百分比濃度為60％的氫氧化鈉溶液在極低的液固比2.2:1條件下浸出提鋁渣制備硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液碳分制備沉淀二氧化硅。工藝流程：提鋁渣→堿浸→溶出→硅酸鈉溶液→碳分→沉淀二氧化硅。其中碳分工藝采取的是二次碳分

5、法，使得到的沉淀二氧化硅純度較高。通過對碳酸鈉溶液的苛化處理使所有物料能夠循環(huán)使用，達到清潔生產(chǎn)的目的。
　　 濃堿浸出條件：溫度110℃、時間90min、濃度60％、液固比2.2:1；溶出條件：溫度80℃、加水量1000ml/(100g提鋁渣)、時間60min，二氧化硅提取率可達86％。
　　 二次碳分條件：溫度80℃、硅酸鈉濃度70g·L-1、模數(shù)0.6、氣體流速20ml·min-1～30ml·min-1。第一次碳分

6、在pH值為11時結(jié)束，過濾得到雜質(zhì)含量較少的硅酸鈉溶液，對其進行第二次碳分，在pH值為9.5結(jié)束，反應(yīng)率可達到90％以上，制備出的沉淀二氧化硅洗滌干燥后純度在99.7％以上，符合化工行業(yè)標準。
　　 以粉煤灰提鋁渣為原料，直接鹽酸除鐵制備二氧化硅微粉。鹽酸除鐵條件：溫度80℃、液固比6：1、HC1濃度6mol·L-1、反應(yīng)2h后除鐵率達到75.5％，除鐵后產(chǎn)品符合冶金行業(yè)標準。
　　 4)硅酸鈉溶液粘度性質(zhì)分析硅酸鈉溶液