粉煤灰酸法提取氧化铝工艺研究现状.pdf

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1、粉煤灰酸法提取氧化铝工艺研究现状钞晓光(神华准能资源综合开发有限公司研发中心，内蒙古鄂尔多斯010300)摘要：本文着重介绍了目前国内外采用酸法工艺从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状，主要从硫酸直接浸出法、氟化物助剂活化浸出法、细磨焙烧活化浸出法、细磨焙烧+浓硫酸焙烧活化浸出法、硫酸铵焙烧活化浸出法、一步酸溶+树脂除杂法、盐酸溶解+盐析结晶除杂法等酸法工艺进行介绍，为粉煤灰或低品位铝土矿提取氧化铝提供参考和借鉴。关键词：粉煤灰；氧化铝；酸法工艺；溶出率；树脂除杂；盐析除杂1粉煤灰提取氧化铝的意义随着燃煤电厂大量排放粉煤灰，造

2、成粉煤灰的大量堆积，粉煤灰的排放和堆积不仅侵占大量土地，而且对土壤、水资源和空气造成严重污染，构成了对生态和环境的双重破坏。而我国对粉煤灰的综合利用率较低，粉煤灰综合利用是我国多年来研究解决的重要课题。目前，粉煤灰已在建工、建筑等多个领域得到应用，但总体属于低附加值、低技术含量的粗放式利用。然而，随着我国铝资源的需求不断增加，氧化铝生产规模不断扩大，铝土矿消耗逐年增加，资源矛盾日益突出。而我国很多地区如内蒙古中西部和山西北部以及宁夏石嘴山等地区的部分煤炭资源中，经火力发电厂燃烧后生成的粉煤灰中氧化铝含量高达40％～50％

3、。因此，为完成国家的经济、社会、战略和环境需求的任务，开发从粉煤灰中提取氧化铝的工艺技术具有重要意义。2粉煤灰酸法提取氧化铝工艺介绍从粉煤灰中提取氧化铝的工艺有很多，但主要有是分为两大类：一类是以酸为浸取剂从粉煤灰中提取氧化铝，称为酸法；另一类是以碱为浸取剂从粉煤灰中提取氧化铝，称为碱法。酸法主要是以H：SO。或者HCl溶液为浸取剂，通过酸浸后得到硫酸铝或者氯化铝溶液，再经过过滤、浓缩结晶等过程，得到A1z(S04)3或者A1C1，晶体，进一步通过煅烧等制得产品AIz0，。其中硫酸法根据粉煤灰活化形式的不同，又包括硫酸直

4、接浸出法，氟化盐助剂活化浸出法，细磨焙烧活化浸出法，细磨焙烧+硫酸焙烧活化浸出法以及硫酸铵焙烧活化浸出法。盐酸法根据除杂方式不同，主要包括一步酸溶+树脂除杂法和盐酸溶解+盐析结晶除杂法。2．1硫酸法2．1．1硫酸直接浸出法硫酸直接浸出法指的是浸出过程中只采用硫酸这一浸取剂直接与粉煤灰反应提取氧化铝。关于以酸为浸取剂提取氧化铝的研究有很多，美国OakRidge国家实验室设计的DAL法(直接酸浸出法一DirectAcidLeaching)对后来酸浸法的研究发展影响较大”1。DAL法的特点是强调工艺的综合效益，尽可能使整个粉煤

5、灰资源变成各种产品。直接酸浸法粉煤灰提铝的基本反应如下：3H2SO一+A1203_A12(SO。13+3H20或6HCI+A1203=2A1C13+3H20如孙雅珍等翻采用60％浓硫酸浸泡粉煤灰12～24／b时后再高温加热2～3小时后过滤，滤饼经反复清洗，所得滤液再加热、冷却、结晶、抽滤，提取率为60％～65％。2．1．2氟化物助剂活化浸出法针对直接酸浸法铝浸出率低的缺点，可采取将粉煤灰活化的方式进行提铝。粉煤灰中SiO：一A1：0，的总含量约达80％(质量分数)，主要以SiO：-AI：0，键结合。它是在高温流态化经过骤

6、冷条件下形成，其内部结构为近程有序、远程无序的玻璃态固体物质。为了增大这种玻璃态结构的活性，必须设法破坏SiO：-A1zO，键。如赵剑字【31将氟化铵加入到粉煤灰中，可极大地提高氧化铝溶出率。他们通过多次实验，最终确定了氟化铵与粉煤灰的最佳配比为2：1，确定了共热反应温度为96℃时，NH。F起到的增溶效果最佳，确定了溶出时间为1小时，并确定了铝酸钠溶液的pH=9．0值，此时A1：0，的溶出率最高。本实验原理是利用粉煤灰与酸性氟化铵水溶液共热，直接2017年05月化j彳鳕I75破坏其网络结构，使硅铝网络变为活性硅铝溶于水中

7、，氟化铵与粉煤灰中的二氧化硅反应生成了氟硅酸铵”1。任志芳等”1报道了从粉煤灰中提取铝铁的工艺，本工艺中以氟化钾(KF)为助剂，粉煤灰中铝铁溶出率可达96．92％。采用氟盐助溶法提取氧化铝，铝的溶出率和A1：O，的含量均可达到95％以上，说明采用此工艺从粉煤灰中提取氧化铝是行之有效的。采用氟盐助溶工艺，使反应基本上处于常温常压下操作，避免了高温烧结工艺，节约了能源，降低了成本。但实验中加入的氟化物很容易对环境造成巨大危害，而且对容器的材质要求也高，同时操作也具有一定的危险性。2．1．3细磨焙烧活化浸出法粉煤灰是煤粉在锅炉

8、中经高温燃烧、熔融、迅速冷却后产生的固体废弃物，绝大部分呈玻璃态，其中A120，为非活性体。因此，必须通过提高Al：Os的活性来提高其溶出率。针对浸出率低的问题，有学者研究了在酸浸提铝前，预先采用一定手段活化粉煤灰中的铝，以提高其浸出率。如李来时”1等提出采用细磨加焙烧活化工艺，通过将粉煤灰磨细至一定粒度，增大粉煤灰