碱溶粉煤灰提硅工艺条件的优化.pdf

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1、第4期矿产综合利用NO．42010年8月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesAug．2010}}}}}挣}}}祷}{{{}痿}÷蓑{冀碱溶粉煤灰提硅工艺条件的优化王佳东，申晓毅，翟玉春(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：采用正交实验对碱溶粉煤灰提取二氧化硅的最佳工艺条件进行了优化，结果表明：碱溶粉煤灰提取硅的条件为：反应温度13O℃、NaOH初始浓度17．5mol／L、液固比1．5：1、反应时间6min。在此条件下，过200目筛的粉煤灰提硅率可达75．6

2、5％，提硅渣中的铝硅比达到3。关键词：粉煤灰；氧化硅；正交实验中图分类号：X77文献标识码：A文章编号：1000~532(2010)04-0042-03粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，仅2007式漏斗，抽滤机。年我国粉煤灰排放量就达3亿吨且排放量逐年增表1山西某电厂粉煤灰的化学成分分析／％加。粉煤灰的排放既占用土地，又污染环境，还会危03SiO2Fe2O3CaOTiO2MgOMnO及生物及人类的身体健康]。粉煤灰主要成分为42．848．052．793．351．31O．350．019A10，和SiO：，二者总含量可达

3、9O％以上，其余为氧化铁、氧化钙，有的还有锗、钒等有价元素。目前粉煤灰的利用主要集中在建材、筑路、筑坝、工程回填等，利用价值极低J。因此，综合利用粉煤灰，提取其中氧化铝、二氧化硅等有价物质，既可制备高附加值产品，又减少环境污染。目前，从粉煤灰提取氧化硅的方法主要有碳酸钠碱熔法l3和氢氧化钠碱熔法和低温氢氧化钠碱溶法]。但碱熔法存在能耗大、液固比大、SiO溶出率较低等弊端。为此，本文通过常压下提高碱浓度、降低液固比、提高反应温度来改进碱溶法，并采用正交实验对碱溶工艺进行图】粉煤灰的XRD衍射图谱了优化，得到了较好的结果

4、。1．2实验方法1实验将粉煤灰与一定浓度的苛性碱液按一定比例加1．1原料及设备入四口烧瓶中，用加热套加热，并控制温度。碱浸一实验原料：粉煤灰，采自山西某电厂，其化学成段时间后向其中加人一定量配好浓度的氢氧化钠溶分及物相表征分别见表1、图1。NaOH(AR)，CO液稀释，将产物过滤分离，所得溶液即为硅酸钠溶液，渣主要为A10。和未浸出的SiO等。将硅酸钠(瓶装)，蒸馏水。实验设备：lO00mL四口烧瓶，2NHW—lO00mL溶液进行分步碳分得白色固体。经过滤、洗涤、干加热套加热(控制精度±1℃)，搅拌器，冷凝管，布燥，

5、即得二氧化硅粉体。收稿日期：2009—12-09；改回日期：2010-01-22作者简介：王佳东(1979一)，博士研究生，主要从事复杂资源高附加值利用研究。第4期王佳东等：碱溶粉煤灰提硅工艺条件的优化·43·2结果与讨论2．3验证实验选用最佳条件进行了验证实验，结果如表4所2．1正交实验设计示。影响碱溶粉煤灰提取二氧化硅的因素主要有粉2．4提硅渣的化学成分分析煤灰粒度、反应温度、NaOH初始浓度、液固比、反应提硅渣的化学成分分析结果见表5。时间和搅拌强度等。单因素实验结果表明，搅拌强度对SiO的溶出率几乎没有影响，

6、而粉煤灰的粒度表4粉煤灰提硅验证实验结果对SiO：溶出率影响很大。但粒度达一200目以上NaOH度液固比反应时间反度SiO2／m。1．／min提取蓦委／％时，溶出率变化不大。因此，正交实验中固定粉煤灰粒度为过200目筛，把NaOH初始浓度、液固比、反应时间、反应温度作为考察因素(如表2所示)，采用正交表L9(3)进行实验。A1203SiO2Fe2O3TiO2CaONa2OK2OA／S2．2正交实验结果59．0819．1O2．681．493．246．600．083．09正交实验结果及极差分析见表3。由表3可知，在各因素

7、选定的范围内，影响提取率的因素强弱3结论顺序为：反应温度>液固比>NaOH初始浓度>反1．过200目筛的粉煤灰提取SiO：的最佳条件应时间。碱溶粉煤灰提取硅的最佳条件为：反应温度130℃、NaOH初始浓度17．5mol／L、液固比1．5：为：反应温度130oC、NaOH初始浓度17．5mol／L、液1、反应时间6min。固比1．5：1、反应时间6min。影响提取率各因素的强弱顺序为：反应温度>液固比>NaOH初始浓度表2因素水平表>反应时间。2．在最佳条件下粉煤灰的提硅率可达到75．65％，提硅渣中的铝硅比达到3，该

8、提硅渣可作为提铝原料进行综合回收利用。参考文献：[1]王福元，吴正严．粉煤灰利用手册[M]．北京：中国电力表3正交实验结果出版社，2004．[2]郑红娜．粉煤灰的精利用一提铝[J]．内蒙古石油化工，2007(3)：93—94．[3]王蕾．利用高铝粉煤灰制备氧化硅气凝胶的实验研究[D]．北京：中国地质大学，2006．[4]王蕾，马鸿文，聂铁苗，等