粉煤灰中铝的含量.docx

粉煤灰中铝的含量.docx

《粉煤灰中铝的含量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉煤灰中铝的含量.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

粉煤灰中铝的含量

粉煤灰中提取铝　“粉煤灰中提取铝硅钛合金”，由五大电力巨头之一的大唐国际发电股份有限公司变成了现实。

该公司在其“粉煤灰综合利用生产氧化铝联产活性硅酸钙”技术于两周前通过成果鉴定之后，1月9日与内蒙古鄂尔多斯市政府在此间签订煤电灰铝循环经济项目合作框架协议，正式启动这一兼具“示范效应和战略意义”项目的产业化进程。

　　铝是用量仅次于钢铁的第二大金属材料，而世界上99%%以上的氧化铝均用铝土矿为原料生产。

我国天然铝土矿资源短缺，人均占有量仅为世界平均水平的1.5%%；随着近年来国内需求猛增，铝土矿大量依赖进口。

另一方面，火电装机占3／4以上的我国电力工业，每年产生粉煤灰超过4亿吨，导致大量占地和环境污染问题，迄今未能根本解决。

　　大唐国际方面介绍，其旗下亚洲最大火电厂———总装机达540万千瓦的内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司年产生粉煤灰400万吨。

专家分析后发现，其中氧化铝含量接近50%%，为世界之最，其化学成分相当于中级品位铝土矿资源。

2004年开始，大唐国际联合同方环境等企业致力于高铝粉煤灰资源化利用关键技术的研发和产业化。

经4年多攻关，研发成功具有自主知识产权的以高铝粉煤灰为原料，通过电热法冶炼铝硅系列合金及从高铝粉煤灰提取氧化铝并联产白炭黑等硅产品的两条核心工艺技术路线。

以此为基础，辅以成熟的工业技术，最终生产出国家急需的铝硅钛合金材料。

粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法

这项技术是根据粉煤灰中含有的铝硅元素，采用电弧炉或高炉直接提取铝硅合金的。

该技术先将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料搅拦均匀，辊压成球团，干燥后在电弧炉或高炉中高温还原熔炼，实现粉煤灰提取铝硅合金。

　该工艺投产要求：

首先对粉煤灰化验，查清元素含量；其次要有功率≥6300kVA的电弧炉或产量大于30吨/小时的高炉，要设立小型化验室以便于检测，确保铝硅合金的质量。

如有硅铁炉、电石炉、锰铁炉进行转产也可以。

【题　名】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法

粉煤灰氧化铝提取

H2SO4溶液γ-Al2O3焙烧活化加热反应活化技术铝氧化物综合利用

【文　摘】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，是将粉煤灰研磨并焙烧活化后，与H2SO4溶液加热反应，浸出的氧化铝用热水煮溶后，浓缩冷却析出硫酸铝结晶，升温脱水得到无水硫酸铝，继续升温分解得到γ-Al2O3，并进一步制备得到冶金级氧化铝。

本发明采用新的粉煤灰活化技术，在常压不使用任何助溶剂，用H2SO4即能使粉煤灰中的氧化铝有效浸出，氧化铝的溶出率可以达到85％以上。

本发明将粉煤灰治理成为了多品种的铝盐、铝氧化物，实现了粉煤灰的精细化综合利用

粉煤灰可成為另一個鋁礦

　　中國有色金屬工業協會副會長文獻軍前不久斷言:

“中國氧化鋁永遠不會成為第二個鐵礦砂。

”之所以氧化鋁不會像鐵礦砂那樣受制於進口，是因為中國擁有豐富而可靠的後備資源，特別是高鋁粉煤灰，產生量大，品質優良。

但是目前國內對其開發利用尚未形成規模。

　　據調查，除了內蒙古鄂爾多斯、準格爾之外，與準格爾接壤的晉北的朔州、忻州，也先後發現氧化鋁含量40％以上的高鋁粉煤灰，且儲量巨大。

以煤都朔州為例，資料顯示，朔州煤儲量490億噸，煤灰分中三氧化二鋁含量普遍較高（其中平朔一礦、平朔二礦和懷仁吳家窯礦等三大礦點粉煤灰化學成分見表一）。

表1三大礦點灰份化學成分（%）

　　朔州神頭電廠是華北最大電廠。

現有多年堆存粉煤灰超億噸，每年仍排放粉煤灰500萬噸以上，電廠用煤來自附近礦點，而非上述三礦（粉煤灰成分見表二）。

表2朔州神頭電廠堆存粉煤灰化學成分（%）

　　氧化鋁成分含量與粉煤灰同樣高的還有煤矸石、高嶺土。

以煤矸石為原料制取莫來石的右玉某廠，所用煤矸石中氧化鋁含量在40％以上，同樣用以制取莫來石的懷仁某廠，所用煤矸石中氧化鋁含量為45％。

煤矸石平均含煤20％，燃後粉煤灰中氧化鋁含量提高到50％～55％。

高嶺土中氧化鋁含量多高於40％。

　　朔州地區火力發電裝機容量到2015年將達1700萬千瓦，到時候年排放粉煤灰將在1000萬噸以上；煤矸石產量為煤產量的15％，2015年煤矸石產量將達3300萬噸，兩項合計4300萬噸，用作生產氧化鋁的原料，年可生產氧化鋁1000萬噸以上。

　　實驗表明，採用先進技術，氧化鋁含量40％以上的粉煤灰，氧化鋁溶出率可達85％，每3噸粉煤灰即可產出1噸氧化鋁，與進口鋁土礦相當。

與此同時，還可以副產大量高附加值產品，如羥基硅、硅肥、硅質土壤改良劑、脫硫石膏粉、水泥助磨劑、莫來石、鐵粉等，殘渣用以生產建築材料，實現無渣生產。

　　如此龐大而寶貴的後備資源，再加上非鋁礦開發應用，選礦拜爾法技術的強力推廣，中國氧化鋁絕不會像鐵礦砂那樣高度受制於原料。

　　雖然如此，高鋁粉煤灰、煤矸石及非鋁礦物的開發利用，仍是一個新的課題。

從內蒙古自治區發現高鋁粉煤灰，到鄂爾多斯及托克托兩個氧化鋁廠投產，前後歷經10餘年，可謂舉步維艱。

朔州粉煤灰在2004年已經化驗證實氧化鋁含量較高，但至今在地方13個重點粉煤灰開發利用項目中，仍然用於生產水泥或生產墻體材料，致使大量高價資源白白浪費。

而以粉煤灰為原料進行電熱熔煉鋁硅鈦合金項目，由於資金問題，至今仍未落實。

　　加大粉煤灰、煤矸石的開發利用力度，有望打破鋁土礦—氧化鋁—電解鋁的傳統生產模式，拓寬資源來源，不再受制於鋁土礦資源，同時也可大大提高粉煤灰的利用價值。

因此，應盡快轉變觀念，通過政府扶持、大企業參與等形式，加大投資、研發力度，改變粉煤灰利用方式。

粉煤灰提铝技术

2008-10-1710:

44:

59中国选矿技术网浏览464次收藏我来说两句

粉煤灰是煤炭在燃煤锅炉中燃烧所残留的固体废物，主要是燃煤电厂的副产品。

到2007年，我国粉煤灰的年排放已超过2亿t（且仍在逐年增加），累计堆存量超过25亿t，占地面积5万hm2以上。

粉煤灰既占用大量耕地，对土壤、水资源和空气造成严重污染。

粉煤灰综合利用是我国多年来研究解决的重要课题。

目前，粉煤类中氧化铝含量一般在17%～35%，部分地区粉煤灰铝含量更可高达40%～60%，是一种十分重要的非传统氧化铝资源。

从高铝粉煤灰中提取氧化铝属于粉煤灰精细化利用技术，对减轻粉煤灰环境污染、扩大粉煤灰资源化利用途径、拓展我国氧化铝工业原料来源具有积极意义，且符合国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）重点领域的优先主题要求。

随着国家环保政策日益严格及高品位铝土矿资源短缺危机加剧，从高铝粉煤灰中提取氧化铝的技术方法近年来已成为关注和研究的热点。

一、粉煤灰化学组成与物相形态

粉煤灰的化学组成与物相形态是研究粉煤灰提铝技术的基础。

我国粉煤灰以低钙灰（CaO＜10%）为主，高钙灰仅产于个别地区，表1和表2给出了我国低钙粉煤灰化学组成与物相形态的一般范围。

表1我国低钙粉煤灰的化学成分%

成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O和K2O

SO3

L.O.I

含量

40～60

17～35

2～15

1～10

0.5～2

0.5～4

0.1～2

1～26

表2我国低钙粉煤灰的基本矿物组成

成分

玻璃相

莫来石

石英

赤铁矿

磁铁矿

范围

平均值

5～79

60.4

2.7～34.1

21.2

0.9～18.5

8.1

0～4.7

1.1

0.4～13.8

2.8

由表1和表2可知，粉煤灰不仅在化学成分和元素组成上千差万别，在物相构成上也相去甚远。

粉煤灰化学组成与物相形态受煤产地、煤种、燃烧方式和燃烧程度等因素影呼较大。

我国华东、华北地区粉煤灰普遍是氧化铝含量超过30%的高铝粉煤灰，在山西、内蒙古等地氧化铝含量超过40%的高铝粉煤灰也有大量发现。

物相构成上，BarbaraG·Kutchko等对不同燃煤电厂12个F级粉煤灰进行分析，发现无定表态物质（主要是玻璃体）含量均超过65%，结晶相（包括石英、莫来石等）均低于50%。

张占军等对内蒙古某热电厂高铝粉煤灰的研究表明，Al2O3含量高达48.5%，粉煤灰中莫来石－刚玉相占73.7%，玻璃相却仅占24.6%。

粉煤灰铝含量和物相构成的不确定性为粉煤灰提铝技术的深入研究及推广带来困难。

同时，粉煤灰的主要物相是莫来石（2Al2O3·2SiO2）和铝硅玻璃相（两者之和＞80%），莫来石性质比较稳定，铝硅玻璃相因保持着高温液态结构排列方式的介稳结构，也表现出较高的化学稳定性，使得粉煤灰中可溶性SiO2、Al2O3活性较低。

因此直接采用普通的酸或碱法，从高铝粉煤灰中提取氧化铝效果很差。

需要采取一定手段首先对粉煤灰进行矿物改性，打破Al－O－Si的稳定结构，提高粉煤灰中铝的活性。

二、粉煤灰提铝技术研究现状

自20世纪50年代，波兰J.Grzymek教授以高铝煤矸石或高铝粉煤灰（Al2O3＞30%）为主要原料从中提取氧化铝并利用其残渣生产水泥以来，国内外许多学者对粉煤灰提铝技术做了大量研究。

从粉煤灰中提取氧化铝（氢氧化铝）或铝盐工艺有很多，但主要有碱法烧结和酸浸法两类，且大部分工艺还处于实验室研究阶段，工业化应用很少。

（一）碱法烧结

目前，碱法烧结粉煤灰提铝技术的研究可分为钙盐助剂烧结法和钠盐助剂烧结法两大类。

钙盐助剂烧结法是将石灰石、石灰、石膏等钙盐中的一种或几种与粉煤灰在1200～1400℃下烧结，使粉煤灰中活性低的铝硅酸盐在高温下生成易溶于Na2CO3溶液的铝酸钙和不溶的硅酸二钙而实现铝硅分离。

石灰石烧结法是国内外最早提出的粉煤灰提铝技术方法，也是目前国内唯一见诸报道的已工业化应用的工艺。

石灰石烧结法基本工艺流程如图1所示。

图1石灰石烧结法工艺基本流程

刘埃林、赵建国等在该工艺基础上作了改进：

对铝酸钠粗液直接进行碳分、过滤，所得高硅氢氧化铝固体利用低温拜耳法溶出，得到的铝酸钠精液，再通过种分、煅烧，得到氧化铝，碳分母液返回熟料溶出工序。

目前该工艺已在内蒙古投产建设。

石灰石烧结法目前虽已产业化，但其自身缺陷限制了它的推广应用：

能耗高（1200～1400℃烧结），工艺繁杂，因烧结加入大量石灰石，使得渣量是氧化铝产品的7～10倍，为此只能利用硅钙渣联产水泥，但因泥市场有效半径小，导致对当地水泥需求量依赖加大，市场风险较高。

为解决石灰石烧结法能耗高、渣量大等缺陷，可采用Na2CO3等钠盐部分或全部代替钙盐作为烧结助剂，以降低烧结温度，节约能耗，减少渣量。

但用Na2CO3等钠盐全部替代钙盐时，由于粉煤灰中硅铝比较高，用碱液浸出熟料时，会由于生成水合铝硅酸钠盐沉淀而带走部分铝和碱，降低铝的回收率，碱消耗量增加，因此只能用酸浸出熟料。

如马鸿文等提出以Na2CO3为助熔剂，在750～880℃下使用高铝粉煤灰分解，生成酸溶性铝硅酸盐物料后，用硫酸浸取，使粉煤灰中氧化铝与氧化硅分离，并进一步生产氧化铝和白炭黑，当用98%浓硫酸浸取时，氧化铝浸取率大于90%。

利用Na2CO3等钠盐部分替代钙盐，熟料用碳酸钠溶液浸出，既降低烧结温度，节约能耗，同时也避免了酸浸带来的设备材质要求严格、成本增高等问题。

如郑国辉将粉煤灰和石灰、碳酸钠经高温烧结成可溶性铝酸钠及不溶性硅酸二钙，二者分离后制备氧化铝，碱液返回熟料溶出工序，残渣做硅酸盐水泥原料，氧化铝溶出率在90%以上，能耗比石灰石烧结法低，但CO2需要额外提供。

目前，国内外许多学者正对碱法烧结粉煤灰提铝技术进行深入研究。

在考虑对废渣、废气及废液进行利用，推行清洁生产的同时，还应在选择合适助熔剂降低烧结温度、熟料自粉化、铝硅分离、高品质铝产品、硅钙渣精利用等技术方面加大研究力度，进一步降低能耗和产品成本、提高产品质量、增强市场竞争力，争取早日走向大规模工业化应用。

（二）酸浸法

关于酸浸法粉煤灰提铝技术的研究有很多，美国OakRidge国家实验室设计的DAL法（直接酸浸出——DirectAcidLeaching）是