Na2CO3活化粉煤灰-煤矸石提取Al2O3的工藝優(yōu)化及機(jī)理.pdf

1、粉煤灰、煤矸石作為我國(guó)大宗工業(yè)固體廢棄物，年產(chǎn)生總量達(dá)到近15億噸，由于利用率低，大量堆存產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題。粉煤灰/煤矸石提取氧化鋁作為鋁土礦資源的重要補(bǔ)充引起了普遍關(guān)注。Na2CO3活化-酸浸技術(shù)克服了粉煤灰/煤矸石活性差的技術(shù)瓶頸，使其中的Al2O3在酸中的溶出率達(dá)到90％以上，但Na2CO3助劑消耗量大，限制了該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。本文重點(diǎn)研究了Na2CO3活化-酸浸技術(shù)的優(yōu)化工藝，從調(diào)整原料Al/Si的角度，探討了粉煤灰

2、預(yù)脫硅、赤泥協(xié)同活化粉煤灰/煤矸石對(duì)Na2CO3消耗量及對(duì)Al2O3提取的影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果有：
　　(1)探討了粉煤灰預(yù)脫硅的工藝條件，并利用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡-能譜分析(SEM-EDS)手段研究了預(yù)脫硅和反應(yīng)機(jī)理；考察了預(yù)脫硅對(duì)脫硅灰中Al/Si的變化、對(duì)Al2O3提取及Na2CO3消耗量的影響。結(jié)果表明：粉煤灰預(yù)脫硅的優(yōu)化條件是溫度100 oC、時(shí)間1.5h、堿濃度20%（ω）和液固比1:1，SiO2的脫

3、除率為33.4%；通過XRD和SEM-EDS分析可知，脫硅的主要原理是堿溶液對(duì)非晶態(tài)SiO2的溶解，但反應(yīng)過程中會(huì)形成羥基方鈉石，會(huì)因而降低預(yù)脫硅效率。在預(yù)脫硅優(yōu)化條件下形成的脫硅粉煤灰與原粉煤灰按Al/Si摩爾比為1調(diào)配后，當(dāng)Na/Al摩爾比為1:1~1.5:1時(shí)，氧化鋁的提取率可達(dá)到87.3%以上，碳酸鈉助劑耗量可減少43.8%～65.6%。
　　(2)探究了赤泥添加對(duì)粉煤灰/煤矸石活化提取氧化鋁的影響，利用X-射線衍射(XR

4、D)和熱重-差熱分析(TG-DSC)對(duì)活化機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：赤泥協(xié)同活化粉煤灰/煤矸石可顯著降低助劑Na2CO3的消耗量。當(dāng)混合樣中Na/Al/Si摩爾比為1:1:1~1.5:1:1時(shí)，混合樣中氧化鋁的溶出率達(dá)到80%以上，助劑Na2CO3的消耗量可降低59~68%。通過TG-DSC、XRD的分析可知，溫度低于600 oC時(shí)，赤泥基本不與粉煤灰/煤矸石和碳酸鈉發(fā)生作用，僅是赤泥中的鈣霞石和水化石榴石熱解失水；600~850 oC