粉煤灰烧结料盐酸浸出铝铁工艺研究

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碳酸钠熔融法提取粉煤灰中铝和铁的研究

碳酸钠熔融法提取粉煤灰中铝和铁的研究

碳酸钠熔融法提取粉煤灰中铝和铁的研究*陈彦广,陆 佳,徐婷婷,韩洪晶,解骢浩,于丰铭,张 雷( 东北石油大学化学化工学院,黑龙江省石油与天然气化工重点实验室,黑龙江大庆 163318) 摘要: 研究了粉煤灰的前期预处理以及酸浸活化后的粉煤灰中铁离子与铝离子浸出的影响因素。

试验表明: 煅烧能将粉煤灰中的有机质 除 去,并不能起到活化作用。

粉煤灰中未燃烧碳在 800 ℃ 焙 烧 2. 5 h 可完全去除,用 3 m o l / L 的 HCl ,固液比为 1 g 固体、10 mL 液体,常温下,600 r / m i n 反应 2 h 后 F e 、 Al 的浸出率最大。

关键词: 提取铝 粉煤灰 碳酸钠熔融法 除铁 中图分类号: X 756文献标识码: A文章编号: 1006 - 7906( 2014) 05 - 0051 - 04Study on e x t r ac t i o n of ir o n and aluminum i nfly ash by s o d i um ca r b o n a t e f u s i o nCHEN Yanguang ,LU J i a ,XU T i ng t i ng ,H AN Hong j i ng ,X I E C onghao ,YU F e ngm i ng ,Z H ANG L e i ( C o ll e g e o f Ch e m i s t ry and Ch e m i c a l E n g i n e e r i n g ,N o r t h e a s t P et r o l e u m U n i v e rs i t y ,Pr o v i nc i a l Key L a b o r a to ry of Oil & Ga s Ch e m i c a l T e chn o l og y ,D a q i n g 163318,C h i n a )Ab s tr ac t : The pretreatment of f l y ash and the i nf l u e nc e factors of l ea c h i n g e ff i c i e ncy of i r o n i o n and a l u m i nu m i o n in a c i d l e a ch i n g a c t i v ate d f l y a sh a re s t ud i e d . The o r g a n i cs in f l y ash can be removed by c a l c i n a t i o n ,bu t f l y ash can not be a c t i v ate d . The unburn e d carbon in f l y ash s i n te r e d at 800℃ in 2. 5 h is a l m o s t re m o ve d c o m p l ete l y . The o p t i m u m l ea ch i n g c o nd i t i o n is o b ta i n e d a s f o ll o w s : hy - dr o ch l o r i c a c i d c o nc e n t r at i o n is 3 mo l / L ,s o li d to liquid r a t i o is 1 g s o li d and 10 mL li g u i d ,t h e r o tat i o n rate is 600 r / m i n ,r e a c t i o n t i m e is 2 h in n o r m a l te m p e r a t ur e.K e y w o r d s : e x t r a c t i o n o f a l u m i nu m ; f l y ash ; s o d i u m carbonate fus i o n ; i r o n r e m o v e d我国煤炭资源丰富,在一次性能源消费中占很大 比重[1],其中用于直接燃烧与转化的占 70% 以上,燃 烧后粉煤灰排放高达 4. 8 亿 t / a ,严重影响了环境质量并危害人体健康[2 - 5]。

烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素

烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素

文章栏目:固体废物处理与资源化DOI 10.12030/j.cjee.202103132中图分类号 X705 文献标识码 A张梦露,陈传帅, 王雪雪, 等. 烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素[J]. 环境工程学报,2021, 15(7): 2389-2397.ZHANG Menglu, CHEN Chuanshuai, WANG Xuexue, et al. Extraction of aluminum from coal fly ash by sintering-acidleaching process[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(7): 2389-2397.烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素张梦露,陈传帅,王雪雪,李爱民*大连理工大学环境学院,大连 116024第一作者:张梦露(1996—),女,硕士研究生。

研究方向:固体废弃物资源化。

E-mail :mengluz@ *通信作者:李爱民(1968—),男,博士,教授。

研究方向:固体废物预防与资源化及能源与环境技术。

摘 要 为实现粉煤灰的高效资源化,并控制资源化过程中的能耗,采用NaOH 为烧结助剂,利用烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中的铝元素;在探究最佳工艺条件的同时,通过分析烧结产物矿物组成及官能团的变化来探究粉煤灰烧结活化的机理。

结果表明,当烧结温度为550 °C 、NaOH/CFA 质量比=1.40、硫酸浓度为30%、烧结时间为10 min 的条件下,铝元素浸出率可达95.00%以上。

在粉煤灰烧结活化过程中,莫来石及非晶态硅铝化合物与NaOH 反应,其中的铝氧八面体结构转变为铝氧四面体结构,铝氧四面体与硅氧四面体结构相结合形成以四元环和六元环为基本结构的铝硅酸盐,即八面沸石和霞石。

在酸浸过程中,八面沸石和霞石与硫酸发生反应使铝元素以离子形式存在于酸浸液中,其中霞石相更有利于烧结产物的酸浸过程。

高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程关键技术的研究

高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程关键技术的研究

高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程关键技术的研究目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)2. 粉煤灰资源特性与分析 (6)2.1 粉煤灰的来源与分类 (8)2.2 粉煤灰的物理化学特性 (8)2.3 粉煤灰中金属的赋存状态 (9)2.4 粉煤灰的元素分析 (10)3. 铝的提取技术 (11)3.1 酸法提取原理 (12)3.2 铝酸渣处理技术 (13)3.3 铝的分离纯化 (14)4. 多金属提取技术 (15)4.1 多金属共存对提取过程的影响 (16)4.2 多金属协同提取机制 (17)4.3 不同金属的提取顺序与工艺参数 (18)4.4 共存金属的抑制与激活方法 (20)5. 关键技术研究 (21)5.1 高效酸浸工艺的开发 (22)5.2 浸出剂的优化与选择 (23)5.3 沉淀剂与浮选剂的研制 (24)5.4 浸出液的处理与硫系材料的应用 (25)6. 应用示范与经济分析 (27)6.1 实验室规模试验 (28)6.2 工业规模的试验运行 (30)6.3 经济效益分析 (31)6.4 环境影响评估 (31)7. 结论与展望 (33)7.1 研究成果总结 (34)7.2 工艺优化的方向 (35)7.3 未来研究展望 (36)1. 内容简述本文旨在研究“高铝粉煤灰酸法多金属协同提取过程的关键技术”。

作为煤炭燃烧的副产品,粉煤灰中含有宝贵的金属资源,如铝、铁、镁、锌等,这些金属资源的有效提取不仅能够减少环境污染,还能提高煤的综合利用率,促进节能减排目标的实现。

高铝粉煤灰作为一种广泛存在的工业废弃物,其潜在经济价值未被充分挖掘。

传统金属提取方法面临着能耗高、效率低以及环境污染等问题。

而酸法是一种广泛应用于环保材料和废旧资源处理的方法,具有环保高效的特点。

本研究将集中于分析高铝粉煤灰的化学成分,确定酸法提取的最佳工艺参数对金属提取率的影响,以及通过优化后续溶剂萃取和结晶工艺以实现高纯度金属物相的分离与纯化。

粉煤灰渣提取氧化铝的实验研究

粉煤灰渣提取氧化铝的实验研究

·氧化铝氟化盐·粉煤灰渣提取氧化铝的实验研究钞晓光,徐靓,李依帆,刘大锐,贾敏(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:粉煤灰渣作为电厂的主要固体排放物,其氧化铝含量大于40%。

粉煤灰渣经研磨处理后,在0 5小时内,灰渣粒度减小幅度最大,1小时后,其粒度与粉煤灰的粒度相近。

通过对不同研磨时间产生的灰渣分别进行溶出实验,结果发现,随着研磨时间的增加,粉煤灰渣的氧化铝溶出率也逐渐增大,经180℃溶出2h后,其溶出率可达97 58%,与粉煤灰的溶出率接近。

这时,粉煤灰和粉煤灰渣联合使用。

可为探索综合利用含铝资源提取氧化铝提供理论参考。

关键词:粉煤灰渣;粒度;氧化铝;溶出率中图分类号:TF801+.3 文献标识码:A 文章编号:10021752(2020)08001204 DOI:10.13662/j.cnki.qjs.2020.08.003ExperimentalstudyonthealuminaextractionfromflyashcindersChaoXiaoguang,XuJing,LiYifan,LiuDaruiandJiaMin(ResearchandDevelopmentCenter,ShenhuaZhungeerEnergyandResourcesComprehensiveDevelopmentCo.,Ltd.,Erdos010300,China)Abstract:Asthemaindischargedsolidofpowerplant,thecontentofaluminainflyashcinderswasmorethan40%.Aftergrinding,theparticlesizeofflyashcindersdecreasedthemostwithin0.5hours,andwassimilartothatofflyashafter1hour.Theleachingtestswereconductedontheflyashcindersproducedindifferentgrindingtime,andtheresultsshowthatwiththeincreaseofgrindingtime,thealuminaleachingrateoftheflyashincreasesgradual ly.After2hoursofdissolutionat180℃,theleachingratecanreach97.58%,whichisclosetothatoftheflyash.Atthistime,thecombineduseofflyashandflyashcinderscanprovideatheoreticalreferenceforthecomprehensiveutilizationofaluminumresourcestoextractalumina.Keywords:flyashcinders;particlesize;alumina;ratioofleaching 燃煤电厂排放的主要固体废弃物是灰和渣,灰主要为静电除尘器收集的煤燃烧时产生的飞灰即粉煤灰,渣主要为锅炉炉底排出的煤渣,后者约占灰渣总量的10%。

盐酸溶出——萃取法粉煤灰提取氧化铝

盐酸溶出——萃取法粉煤灰提取氧化铝

2017年3月内蒙古科技与经济March2017第 6 期总第 376 期 InnerMongoliaScience 丁echnology&EconomyNo. 6 Total No. 376盐酿溶出--萃取法粉媒灰提取氧化铝丁亚茹,张顺(内蒙古机电职业技术学院,内蒙古呼和浩特010010)摘要:内蒙古地区粉煤灰中含有大量氧化铝,可以弥补我国铝土矿资源的不足。

粉煤灰生产氧化铝的方法有粉煤灰预脱硅一熟料烧结法、硫酸铵法等,现在内蒙古机电职业技术学院正在采用盐酸浸 出一萃取法粉煤灰中生产氧化铝,萃取液的选取及萃取条件的设定极为重要,正在不断地进行研究。

关键词:萃取法;粉煤灰;盐酸浸出中图分类号:T Q 133. 1文献标识码:八文章编号:1007—6921 (2017) 06—0081—02近年来,我国的能源工业稳步发展,电力工业 的迅速发展,燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量 逐年增加。

储存或者堆放粉煤灰需要占据大量的土 地或农田,并浪费大量的人力、物力、财力。

据统计, 每掩埋或者储存1t 粉煤灰,处理费用约为15元〜 20元。

污染空气,储存于灰场的干燥粉煤灰,只要 有四级以上的风力,即可将表层灰粒剥离扬起,扬灰 高度可达20m 〜50m ,悬浮于大气中的粉煤灰不仅 影响能见度,而且会造成空气质量严重恶化,在潮湿 环境中还会对建筑物、工程设施等表面造成腐蚀[1]。

1高铝粉煤灰的成分在粉煤灰的综合利用方面,现在主要是把粉煤 灰运用到混凝土行业;在国外,一些研究将粉煤灰作 为一种新的造纸原料。

在建筑陶瓷产品方面,国内 企业一直在研发利用粉煤灰制造陶瓷砖技术。

通过 研究发现,内蒙古自治区的粉煤灰中含有大量的氧 化铝,总量可达到150亿t ,经过多个电厂的粉煤灰 成分的检测,火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为: S i 〇2、八l2〇3、F e 〇、F e 2〇3、C a O 、T i 〇2 等。

不同产地 的煤的主要氧化物的含量及结构不同,内蒙古地区 准格尔旗的粉煤灰含有的氧化铝的量要比其他区域 大的多,可达50%以上,具有非常高的氧化铝提取 价值,称之为高铝粉煤灰,其含成分见表1。

高铝粉煤灰碱石灰低钙烧结熟料的浸出

高铝粉煤灰碱石灰低钙烧结熟料的浸出

核模型对氧化铝熟料铝酸钠( NaAlO 2 ) 的浸出过程进行动力学分析,其表观活化能为 26.585 kJ / mol,
反应符合混合控制,浸出反应活化能较低。 为粉煤灰碱石灰悬浮态预热预分解 - 低钙干法烧结工业
实践提供基本参数,新工艺在一定程度上减少碱的消耗,缩短浸出时间,提高铝的浸出效率,推进高铝
率为 75. 35%。 依照灰色模型估计,2024 年将达到
9.25 亿 t
[1]
第 27 卷
洁净煤技术
。 我国粉煤灰不仅产量大,且利用不均
衡,东南部等发达地区利用率高,但中西部地区产量
大利用率却很低,不超过 15%。 粉煤灰已成为中国
是高铝粉煤灰烧结法生产氧化铝的中间产物,熟料
铝酸钠的浸出研究是高铝粉煤灰提取氧化铝工艺流
程中的重要环节,但目前大多使用铝土矿的标准浸
出工艺。 铝土矿和氧化铝熟料在矿物组成等方面有
很大差异,沿用传统铝土矿的浸出工艺条件易导致
氧化铝熟料浸出率低,消耗大量的浸取剂,操作过程
排放量最大的工业固体废物,对大气、河流、土壤等
复杂。 基于上述问题,为进一步探索熟料浸出工艺,
均造成威胁。 同时,随着我国氧化铝工业的发展,铝
Clean Coal Technology,2021,27(3) :275-280.
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2021 年第 3 期
碱又可通过后续脱碱工序回收,总体上可降低资源
0 引 言
消耗。 然而,氧化铝熟料是研究铝酸钠浸出的原料,
我国煤炭资源丰富,是煤炭及发电行业大国,粉
煤灰产量庞大,2017 年产生量为 6.86 亿 t,综合利用
Key words:alumina clinker;low calcium sintering;leaching;kinetics

以粉煤灰为原料制备高纯氧化铝

当前,我国在对粉煤灰进行利用的过程中,主要的应用领域在建材方面,以此在利用价值方面,始终面临着使用剂量有限的问题。

在进行使用的过程中,基本上采用的为石灰石烧结法、酸浸取法,可以有效的在反应的过程中,提取粉煤灰当中的氧化铝成分,但是实际的效率较低,以此在本文的分析过程中,就针对粉煤灰的综合利用进行了相应的研究,以此提升氧化铝的实际提取效果。

一、实验工艺1.实验原料在本文的研究过程中,所采用的粉煤灰,是来自于某省份的电厂,其粉煤灰当中的含铝以及含硅成分都比较高,而其他的元素含量较少,以此有着较高的利用价值。

在本文的实验当中,选择使用硫酸铵、硫酸以及氨水,进行分析纯。

而在实验当中使用的水,都是二次蒸馏水。

2.实验内容在粉煤灰使用的过程中,需要将其磨细活化,而在通过这样的活化处理之后,就马上与硫酸铵进行一定比例的混合,需要在行星磨当中进行磨混处理。

之后将充分研磨之后,就可以有效的在进行高温下的煅烧处理。

之后在完成了煅烧之后,便可以取出,加入一定量的硫酸。

并保持在90摄氏度的环境下,进行浸入4个小时左右。

之后需要进行过滤处理,将其28%的氨水加入其中,以此将pH值调整为2.接着继续搅拌12个小时左右。

这样就可以过滤出固体,之后再将其冷风吹干,进而进行XRD方面的具体分析。

之后将其冷却到室温的时候,就可以滤出晶体,之后在将其试验重复三次之后,就可以得到纯净度较高的硫酸铝铵中间体。

在本实验当中,采用的是化学滴定分析法,对其溶液当中的铁离子、硅离子进行含量测定的过程中,采用的是光度法进行测定。

而在中间体进行分析的过程中,是采用热重失重的方式进行分析,进而充分的对其分解条件进行分析。

二、结果分析在本文的实验过程中,需要在最佳的条件下,进行烧结混合料。

之后发现,其粉煤灰当中的氧化铝,在提取率方面,达到了95%左右的效果,而在烧结之后,在进行浸入以及之后的pH值调节之后,使得氧化铝的纯净度,可以达到大于99.9%的程度。

粉煤灰提取氧化铝工艺对比及成本分析

粉煤灰提取氧化铝工艺对比及成本分析0 引言粉煤灰是火电厂排出的主要固体废物,其主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等氧化物。

随着电力行业的快速发展,燃煤电厂产生的粉煤灰量越来越大,已经成为我国排放量较大的工业废渣之一。

大量粉煤灰不妥善处理,对土地、空气、水体均会造成不同程度的污染。

国内科研工作者围绕粉煤灰综合利用开展了大量的研究工作,在粉煤灰制砖、生产水泥等领域已经取得了成功[1],但高附加值粉煤灰下游产品开发进展较慢。

氧化铝是工业生产铝锭的主要原料,多从铝土矿中提取得到,中国铝土矿资源十分短缺,对外依存度一直在50%以上,2018年进口量突破7500万吨,供需紧张问题凸显,且有进一步加剧的趋势。

研究表明,煤炭燃烧后的粉煤灰中氧化铝含量丰富,根据地域不同,含量一般在15%-50%之间,高铝粉煤灰氧化铝含量通常在30%以上。

按每年4-6亿吨粉煤灰排放量计算,可提取氧化铝约1.6-2.4亿吨[2],若可实现50%转化为氧化铝,可以有效缓解国内铝资源供应压力。

另外,以高铝粉煤灰提取氧化铝,每吨产品消耗粉煤灰2 .5吨,与以铝土矿生产氧化铝相比,相当于节约了铝土矿2-3吨、石灰石1.5-2吨,减排赤泥1.5-2吨,减排二氧化碳约2.6吨,消化电石渣0.9吨,环境与社会效益十分显著[3]。

1 粉煤灰提取氧化铝技术对比目前国内粉煤灰提取氧化铝工艺主要有酸法和碱法两大类[3],工艺对比如下:表1中数据显示,目前产业化方面,碱法烧结工艺优于酸法工艺。

碱法生产氧化铝是用碱处理铝土矿,使矿石中的氧化铝变为可溶性的铝酸钠。

将净化的铝酸钠溶液进行分解以析出氢氧化铝,经分离、洗涤和煅烧后,得到氧化铝。

碱法烧结工艺适用于铝硅比小于4的含铝原料[4],但铝硅比太低又会增加脱硅及碱耗成本,另外,碱法烧结工艺产生大量废渣,废渣需要进一步处理才可用于后续水泥、制砖等领域,运行成本相应的提高。

酸法生产氧化铝首先用硫酸、盐酸或硝酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐酸性水溶液,然后使铝成为氢氧化铝析出。

酸浸法从粉中提取氧化铝

酸浸法从粉中提取氧化铝我国铝土矿资源储藏有限,铝用量较大,其缺口逐年增加,而粉煤灰中氧化铝含量较高,可代替铝土矿成为提取氧化铝的资源。

从粉煤灰中提取氧化铝,不仅解决了我国生产铝的替代资源,也解决了粉煤灰随意堆放带来的环境问题。

本文用酸浸法提取粉煤灰中的氧化铝,浓硫酸做为溶剂,氟化物做助浸剂,溶出粉煤灰中的铝,经碱溶除铁可得到粗制的铝酸钠溶液,深度脱硅得到精制的铝酸钠溶液。

虽然酸浸法从粉煤灰中提铝工艺比较成熟,但是一直存在酸溶过程中浸出率低、氟化物污染环境等问题,因此本研究采用正交试验的方法,对影响浸出率的各种因素进行详尽的研究。

通过优化实验条件,不但提高了铝的浸出率,也大大降低了环境污染。

研究结果表明:当溶出温度达沸腾、硫酸浓度为12mol/L、固液比为1:3、溶出时间120min、m(KF):m(粉煤灰)为0.04、铝的浸出率可达91.2%。

在没有降低浸出率的前提下,有毒氟化物的掺量减少一半。

酸浸法从粉煤灰中提取氧化铝,经酸溶,碱溶除铁,深度脱硅得到的是不饱和铝酸钠溶液,用化学分析法测定其成分,结果是:硅量指数为400,Nk=42.6g/L,αk=1.86。

由于铝酸钠溶液溶度过低,不能自发分解析出Al(OH)3晶体,因此试验采用添加NaHCO3来提高其分解率。

主要研究了在添加剂NaHCO3作用下不饱和铝酸钠溶液种分过程的动力学方程,确定了铝酸钠溶液种分动力学方程为:其中:反应级数n=1、因次m=1/4、表观活化能Ea=30.44KJ/mol、指前因子A=5.40×105,并求算了不同温度下的反应速率常数KT。

在NaHCO3的作用下,此反应为1级反应,该铝酸钠溶液晶种分解速率方程为:研究为采用不饱和铝酸钠溶液生产氧化铝、降低能耗以及指导工业生产提供理论依据。

将Al(OH)3沉淀在不同温度下锻烧后,制得Al2O3。

研究表明:当煅烧温度为850℃时,产品为γ-氧化铝,温度为1200℃时,可得到α-氧化铝。

浅析粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程

浅析粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程粉煤灰中提取氧化铝是一种很有潜力的资源利用技术,可以将废弃的粉煤灰转化为有价值的氧化铝产品。

在浅析粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程中,主要涉及到以下几个关键步骤:1. 原料准备粉煤灰是一种煤燃烧后产生的固体废弃物,需要经过预处理才能用于提取氧化铝。

首先将粉煤灰进行干燥处理,以去除其中的水分。

然后使用磁选技术将其中的铁矿物质去除,以提高后续氧化铝的纯度。

2. 碱法浸出粉煤灰中的氧化铝主要以氢氧化铝的形式存在。

碱法浸出是将粉煤灰与碱性溶液反应,使氢氧化铝溶解于溶液中,其他杂质则沉淀下来。

一般使用氢氧化钠或氨水作为溶液,反应后得到含氧化铝的溶液。

3. 铝盐析出将碱法浸出得到的含氧化铝溶液进行酸碱中和反应,使得氢氧化铝析出为氧化铝沉淀。

常用的酸碱中和剂有硫酸和硫酸铵等。

在反应过程中,需要注意溶液的酸碱度、温度和搅拌速度等条件,以确保氧化铝的析出效果。

4. 氧化铝的焙烧提取得到的氧化铝沉淀需要进行焙烧处理,以去除其中的水分和有机物质。

焙烧条件通常为高温、长时间、氧气氛围下进行。

焙烧过程中,需要控制温度和时间,以避免氧化铝颗粒的烧结和过度燃烧。

5. 粉碎和选粒焙烧后的氧化铝沉淀需要进行粉碎和选粒处理,以获得所需的氧化铝粉末。

可以使用机械研磨或者湿法研磨等方法进行粉碎,然后使用筛网或离心分离等方法进行粒度分选,获得所需的颗粒大小。

以上就是粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程的主要步骤。

在实际操作中,还需要结合具体的粉煤灰性质和目标产品要求,进行工艺参数的调整和优化,以提高氧化铝的提取率和品质。

此外,还需要考虑废弃物的处理和环境保护等问题,以实现资源化利用和可持续发展。

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