循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范高鋁粉煤灰提取氧化鋁

1、<p>　　ICS?13.030.40</p><p><b>　　ZOO</b></p><p>　　中華人民共和國國家標準</p><p>　　GB/T ×××××—××××</p><p>　　循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范 高鋁

2、粉煤灰提取氧化鋁</p><p>　　Technical specification for extraction of alumina from fly ash </p><p>　　點擊此處添加與國際標準一致性程度的標識</p><p>　　×××× - ×× - ××發(fā)布</

3、p><p>　　×××× - ×× - ××實施</p><p><b>　　目??次</b></p><p><b>　　前??言II</b></p><p><b>　　引??言III</b>&

4、lt;/p><p><b>　　1　范圍1</b></p><p>　　2　規(guī)范性引用文件1</p><p><b>　　3　術(shù)語定義1</b></p><p><b>　　4　技術(shù)原理2</b></p><p><b>　　5　工藝流程

5、2</b></p><p><b>　　6　原料4</b></p><p>　　7　工藝過程與控制條件4</p><p><b>　　8　主要設備6</b></p><p>　　9　產(chǎn)品質(zhì)量要求7</p><p>　　10　副產(chǎn)物和廢棄物回收利用7<

6、;/p><p><b>　　11　環(huán)保要求7</b></p><p><b>　　前??言</b></p><p>　　本標準按照GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草。</p><p>　　本標準由全國產(chǎn)品回收利用基礎與管理標準化技術(shù)委員會（SAC/TC 415）提出并歸口。</p>

7、<p>　　本標準主要起草單位：。</p><p><b>　　本標準主要起草人：</b></p><p><b>　　引??言</b></p><p>　　我國部分地區(qū)的煤炭資源含豐富的鋁等有價元素，用于發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量達40%～50%粉煤灰，是一種寶貴的具有較高經(jīng)濟開發(fā)價值的再生含鋁資源。20

8、11年國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加強高鋁粉煤灰資源開發(fā)利用的指導意見》（發(fā)改辦產(chǎn)業(yè)（2011）310號），提出要積極發(fā)展高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)增加國內(nèi)鋁資源供給保障鋁產(chǎn)業(yè)安全、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟實現(xiàn)資源價值最大化、保護生態(tài)環(huán)境節(jié)約土地資源、發(fā)揮特色資源優(yōu)勢促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等目標。目前，粉煤灰提取氧化鋁已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，形成了煤-電-灰-鋁-建材循環(huán)利用經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。</p><p>　　為貫徹《關(guān)于加強高鋁粉煤灰資源開

9、發(fā)利用的指導意見》及《粉煤灰綜合利用管理辦法》，指導和促進粉煤灰提取氧化鋁循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，實現(xiàn)粉煤灰資源化、價值最大化利用，制定本標準。本標準以當前技術(shù)發(fā)展和實際應用狀況為依據(jù)，可作為粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)的參考技術(shù)資料。</p><p>　　循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范 高鋁粉煤灰提取氧化鋁</p><p><b>　　范圍</b></p><p>　

10、　本標準規(guī)定了以高鋁粉煤灰為原料，采用堿法提取氧化鋁的一般性規(guī)定。</p><p>　　本標準適用于以高鋁粉煤灰為原料提取氧化鋁的工業(yè)設計、工藝過程控制和產(chǎn)品質(zhì)量控制。</p><p><b>　　規(guī)范性引用文件</b></p><p>　　下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引

11、用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。</p><p>　　GB/T 4294 氫氧化鋁</p><p>　　GB 5085.1 危險廢物鑒別標準 腐蝕性鑒別</p><p>　　GB 5085.3 危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別</p><p>　　GB 5085.7 危險廢物鑒別標準通則</p>&l

12、t;p>　　GB 18599 一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準</p><p>　　GB 12348 工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準</p><p>　　GB 25465 鋁工業(yè)污染物排放標準</p><p>　　YS/T 803 冶金級氧化鋁</p><p>　　《國家危險廢物名錄》（環(huán)保部令39號文，2016年8月1日施行

13、）</p><p><b>　　術(shù)語定義</b></p><p><b>　　高鋁粉煤灰</b></p><p>　　Al2O3含量大于40%，Al2O3與SiO2質(zhì)量比大于1.20的粉煤灰。</p><p><b>　　預脫硅效率</b></p><p&g

14、t;　　粉煤灰中進入液相的SiO2占原粉煤灰中的SiO2的質(zhì)量百分數(shù)（%），表示用?S 。</p><p>　　根據(jù)定義，預脫硅效率表示為：</p><p>　　?S=1-（Al2O3/ SiO2）原灰/ （Al2O3/ SiO2）脫硅灰。</p><p><b>　　溶出率</b></p><p>　　進入液相中的物質(zhì)

15、量占原固體中該物質(zhì)量的質(zhì)量百分數(shù)。</p><p><b>　　苛性比值</b></p><p>　　鋁酸鈉溶液中苛性堿與氧化鋁的分子比，表示用αk。</p><p><b>　　硅量指數(shù)</b></p><p>　　鋁酸鈉溶液中氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比。</p><p>&l

16、t;b>　　種分分解率</b></p><p>　　種子分解過程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精液中所含氧化鋁的質(zhì)量百分數(shù)，表示用?S 。</p><p>　　根據(jù)定義，種分分解率表示為：</p><p>　　?S=1-αk精液/αk母液。</p><p><b>　　αk:苛性比值。</b></p&

17、gt;<p><b>　　碳分分解率</b></p><p>　　碳酸化分解過程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精液所含氧化鋁的質(zhì)量百分數(shù)，表示用?S。</p><p>　　根據(jù)定義：碳分分解率表示為：</p><p>　　?S=1-Al2O3母液×（NT母液/NT精液）/Al2O3精液。</p><p&g

18、t;　　NT=Nk+Nc； Nk:苛堿（Na2Ok）；Nc：碳堿（Na2Oc）。</p><p><b>　　技術(shù)原理</b></p><p>　　粉煤灰提取氧化堿法工藝以高鋁煤炭燃燒發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰為原料，經(jīng)過粉煤灰預脫硅處理、合成偏鋁酸鈉、析出氫氧化鋁、生成氧化鋁等主要工藝環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　工藝流程</b&

19、gt;</p><p><b>　　工藝流程圖</b></p><p><b>　　工藝流程圖見圖1。</b></p><p>　　高鋁粉煤灰提取氧化鋁工藝流程圖</p><p><b>　　預脫硅處理</b></p><p>　　采用NaOH對粉煤灰中

20、的非晶態(tài)SiO2進行浸出，液固分離、洗滌后即得到硅酸鈉溶液和脫硅粉煤灰。硅酸鈉溶液與石灰乳反應生成活性硅酸鈣固體，液固分離洗滌后得到含水的活性硅酸鈣固體和NaOH母液，含水的活性硅酸鈣經(jīng)烘干得到副產(chǎn)品活性硅酸鈣，NaOH母液經(jīng)蒸發(fā)循環(huán)使用。</p><p>　　經(jīng)預脫硅提高固體物料中Al2O3與SiO2的質(zhì)量比后的脫硅粉煤灰與Na2CO3、石灰（石）等進行配料燒結(jié)，形成以Na2O?Al2O3、Na2O?Fe2O3

21、、2CaO?SiO2、CaO?TiO2為主的固體熟料。</p><p>　　固體熟料經(jīng)溶出液固分離洗滌后即得到含硅的鋁酸鈉溶液（粗液）和以2CaO?SiO2為主的硅鈣渣副產(chǎn)品。</p><p><b>　　脫硅析出氫氧化鋁</b></p><p>　　含硅的鋁酸鈉溶液（粗液）經(jīng)過一段脫硅，形成水合鋁硅酸鈉，部分液量進行種子分解析出氫氧化鋁,其余

22、進行二段脫硅，所得溶液通過碳酸化分解析出氫氧化鋁。碳酸化解后的母液部分進熟料溶出進行工藝參數(shù)的調(diào)整，大部分經(jīng)蒸發(fā)回頭配料使堿循環(huán)使用，種分母液經(jīng)蒸發(fā)后進入粗液精制（脫硅）進行工藝參數(shù)的調(diào)整。</p><p><b>　　生產(chǎn)氧化鋁</b></p><p>　　通過種子分解和碳酸化分解所得的氫氧化鋁經(jīng)焙燒脫水得到主產(chǎn)品冶金級氧化鋁。</p><p&g

23、t;　　由于脫硅灰?guī)胙趸X生產(chǎn)系統(tǒng)的堿大于氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的堿耗，而兩個系統(tǒng)對堿的存在形式有各自的要求，流程布置需增加苛化系統(tǒng)達到兩個系統(tǒng)堿的平衡。</p><p><b>　　原料</b></p><p>　　高鋁粉煤灰：Al2O3≥40%；A/S≥1.20；附水≤15%。</p><p>　　A/S：固體物料中Al2O3與SiO2的質(zhì)量比，

24、下同。</p><p>　　石灰石：CaO≥51%；SiO2≤2%；MgO≤1.5%。</p><p>　　液堿：NaOH≥30%；Na2CO3≤0.06%；NaCl≤0.01%。</p><p><b>　　工藝過程與控制條件</b></p><p><b>　　預脫硅</b></p>

25、<p>　　循環(huán)堿液：Na2Ok=100±10g/l。</p><p>　　反應條件：固含380～420g/l；反應溫度120±5℃；反應時間30min。</p><p>　　液固分離洗滌：宜采用強制液固分離設備、逆向洗滌流程。</p><p>　　硅酸鈉溶液：Nk=45～60g/l；SiO2濃度≥43g/l；浮游物≤0.03g/l

26、。</p><p>　　脫硅灰：Na2O≤4.5%,A/S≥2.0；預脫硅效率：≥30%。</p><p><b>　　活性硅酸鈣制備</b></p><p>　　石灰乳:CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。</p><p>　　固體分子比控制：[C/S]=0.95～1.05。</p><p&

27、gt;　　[C/S]：固體物質(zhì)中CaO與SiO2的分子比，下同。</p><p>　　合成反應條件：溫度85～95℃；時間0.50～1.0h。</p><p>　　烘干條件：宜采用熱風爐進行懸浮烘干；烘干溫度600～700℃。</p><p>　　硅酸鈣：CaO≥40%；SiO2≥40%；Na2O≤1.50%；灼減≤2%；白度≥85%。</p><

28、;p>　　生料配制及熟料指標控制</p><p><b>　　生料漿：</b></p><p><b>　　水分≤43%；</b></p><p>　　粒度+120#≤14%；</p><p>　　固定碳1.50～3.0%；</p><p>　　[N/R]=(0.96&

29、#177;0.30)+k1，其中，k1為生、熟料[N/R]的差值；</p><p>　　[N/R]：固體物料中Na2O與Al2O3和Fe2O3的分子比，下同。</p><p>　　[C’/S]=(1.96±0.30)+k2 ，其中，k2為生熟料[C’/S]的差值；</p><p>　　[C’/S]：固體物料中CaO與SiO2和TiO2的分子比，下同。<

30、;/p><p><b>　　A/S≥1.50；</b></p><p>　　[F/A]=0.02～0.04。 </p><p>　　熟料燒結(jié)，宜采用回轉(zhuǎn)窯類燒結(jié)設備：溫度1200～1300℃；時間大于2h。</p><p>　　熟料質(zhì)量：Al2O3含量≥25%；[N/R]=(0.96±0.30)；[C/S]=(1.

31、96±0.30)；?A標≥91.00%；?N標≥93.00%。</p><p>　　熟料溶出及硅鈣渣洗滌</p><p>　　溶出液：Al2O3=90～110g/l；Nc=15～20g/l；ak=1.15～1.23。</p><p>　　溶出條件：宜采用兩段溶出工藝，溫度80℃，粒度+60#≤15%、+160#≥30%。</p><p&

32、gt;　　硅鈣渣洗滌：宜采用強制分離設備和重力分離設備的組合流程，洗水溫度≥90℃。</p><p>　　硅鈣渣：?A凈≥88.00%；?N凈≥92.00%；水分≤35%；Al2O3≤6.8%；CaO≥55%；Na2O≤2.5%。</p><p><b>　　粗液精制（脫硅）</b></p><p><b>　　一段脫硅</b&

33、gt;</p><p>　　脫硅原液：ak=1.48～1.52；種子固含60～90g/l。</p><p>　　脫硅條件：溫度155±5℃；時間≥2h。</p><p>　　一段精液：硅量指數(shù)≥300；浮游物≤0.012g/l。</p><p><b>　　二段脫硅</b></p><p&g

34、t;　　石灰乳：CaOf≥180g/l；CaO≤240g/l。</p><p>　　脫硅條件：溫度≥95℃；時間4h。</p><p>　　二段精液：硅量指數(shù)≥550。</p><p><b>　　分解</b></p><p><b>　　種子分解</b></p><p>　

35、　一段精液：Al2O3≥90g/l；硅量指數(shù)≥300；浮游物≤0.012g/l。</p><p>　　分解條件：固含400～500g/l；分解時間≥50～55h；首槽溫度72℃。</p><p><b>　　末槽溫度：53℃。</b></p><p>　　種分分解率：≥52%。</p><p><b>　　碳酸

36、化分解</b></p><p>　　二段精液：Al2O3≥80g/l；硅量指數(shù)≥550；浮游物≤0.012g/l。</p><p>　　CO2氣體：CO2≥38%；含塵≤50mg/Nm3。</p><p><b>　　分解時間：≥4h。</b></p><p>　　碳分分解率：90～92%。</p>

37、;<p><b>　　焙燒</b></p><p>　　焙燒氫氧化鋁：水分≤6%；附堿≤0.01%。</p><p>　　焙燒條件：宜采用氣體懸浮焙燒設備；焙燒溫度1050～1100℃。</p><p>　　焙燒氧化鋁：灼減≤1.00%；SiO2≤0.04%；Fe2O3≤0.02%；Na2O≤0.55%；Al2O3≥98.5%。&

38、lt;/p><p><b>　　母液蒸發(fā)</b></p><p><b>　　NaOH母液蒸發(fā)</b></p><p>　　蒸發(fā)條件：宜采用降膜蒸發(fā)機組；蒸汽壓力0.50±0.05Mp飽和蒸汽。</p><p>　　NaOH蒸發(fā)母液：Nk=100±10g/l 。</p>

39、<p><b>　　種分母液蒸發(fā)</b></p><p>　　蒸發(fā)條件：宜采用降膜蒸發(fā)機組；蒸汽壓力0.50±0.05Mp飽和蒸汽。</p><p>　　種分蒸發(fā)母液：Nk=160～180g/l。</p><p><b>　　碳分母液蒸發(fā)</b></p><p>　　蒸發(fā)條件：

40、宜采用強制循環(huán)蒸發(fā)機組；蒸汽壓力0.50±0.05Mp飽和蒸汽。</p><p>　　碳分蒸發(fā)母液：NT=240～270g/l。</p><p>　　石灰燒制及石灰乳化制</p><p><b>　　石灰燒制</b></p><p>　　石灰石：CaO≥51%；MgO≤1.5%；SiO2≤2%；粒度：60mm～

41、90mm。</p><p>　　焦炭：灰份≤15%；硫≤1.0%；揮發(fā)份≤3.0；固定碳≥78%；發(fā)熱值≥28.1Mj/kg；粒度:15mm～40mm。</p><p>　　燒制條件：宜采用立窯進行燒制，煅燒溫度1050～1250℃。</p><p>　　石灰：CaO≥80%。</p><p>　　CO2氣體：CO2≥38%；CO≤0.50%

42、；含塵量≤50mg/Nm3。</p><p><b>　　石灰乳化制</b></p><p>　　化制條件：宜采用筒型循環(huán)化灰設備，熱水溫度≥90℃。</p><p>　　石灰乳：CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。</p><p><b>　　苛化</b></p><p

43、>　　石灰乳：CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。</p><p>　　工藝控制：[CaOf/Na2Oc]=1.0～1.2；[CaOf/Al2O3]=3.0；溫度90～100℃。</p><p><b>　　主要設備</b></p><p>　　套管預熱、停留反應、自蒸發(fā)類反應機組；翻盤過濾機；水平帶式過濾機；旋閃干燥機；管磨機；

44、配料槽；隔膜泵；回轉(zhuǎn)窯；煤磨機；旋風收塵器；電收塵器；對輥破碎機；棒（球）磨機；沉降槽；葉濾機；轉(zhuǎn)鼓過濾機；種分槽；碳分槽；立盤過濾機；平盤過濾機；蒸發(fā)機組；立式石灰窯；化灰機；冷卻塔。</p><p><b>　　產(chǎn)品質(zhì)量要求</b></p><p>　　氫氧化鋁應符合GB/T 4294的要求。</p><p>　　氧化鋁應符合YS/T 80

45、3的要求。</p><p>　　副產(chǎn)物和廢棄物回收利用</p><p><b>　　活性硅酸鈣</b></p><p>　　活性硅酸鈣屬粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品，具有較高附加值，可廣泛應用于化工領(lǐng)域。</p><p><b>　　硅鈣渣</b></p><p>　　粉煤灰堿法

46、提取氧化鋁過程中會產(chǎn)生大量的廢渣。硅鈣渣可用作建筑材料的摻合料，如水泥、路面基層穩(wěn)定材料，也可用于混凝土和砂漿中做復合礦物摻和料。</p><p><b>　　金屬稼</b></p><p>　　粉煤灰中的稼在氧化鋁生產(chǎn)過程中逐步富集，到達一定程度后可通過對母液的處理進行回收，金屬稼應用于半導體材料和薄膜太陽能電池材料。</p><p><

47、;b>　　環(huán)保要求</b></p><p>　　粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)過程一般為零排放。</p><p>　　粉煤灰提取氧化鋁過程中產(chǎn)生的堿液、酸液等廢液，應回收再應用于生產(chǎn)系統(tǒng)；危險廢物鑒別和控制執(zhí)行GB 5085.1、GB 5085.3 、GB 5085.7和《國家危險廢物名錄》。</p><p>　　污染物排放執(zhí)行GB25465，一般工業(yè)固體廢