高压水化学法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的研究

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作者张磊
来源吉林大学
出版年2015
摘要
世界各国现今普遍采用燃煤发电获取电力能源,而燃煤发电会产生的大量粉煤灰,这些粉煤灰有效利用已成为倍受关注的课题。目前,我国超过70%的电力能源来源于燃煤发电,全国每年开采大约30%煤炭用于发电,将产生大量的粉煤灰。如果粉煤灰不能得到有效的利用,不仅会危害自然环境,也会引起严重的社会问题。将粉煤灰资源化并加以综合利用已成为亟需解决的世界性课题。我国优质铝土矿储量贫乏,国内氧化铝和氢氧化铝在工业生产的需求不断提高,而粉煤灰作为含铝矿物,可成为铝资源进行研究、开发、利用。准格尔矿区的煤炭资源燃烧排放的粉煤灰,其氧化铝含量超过45%,属于一种高铝粉煤灰,可替代铝土矿作为新的铝资源矿藏,不仅能够产生较高的社会经济利用价值,也可缓解粉煤灰给社会和环境所带来的侵害。本文采用内蒙古准格尔火力发电厂排放的OF粉煤灰,论文通过化学分析和XRD衍射物相分析等方法对OF粉煤灰进行表征分析。根据OF粉煤灰物理化学性质,探讨了高压水化学法提取Al2O3的工艺流程,主要研究OF粉煤灰的预活化条件、活化灰的氧化铝溶出条件和粗液脱硅条件。通过采用XRD衍射对OF粉煤灰的矿物组成进行分析,OF粉煤灰主要由莫来石和刚玉以及少量非晶态二氧化硅组成,其活性较低,所以在高压水化学法提取氧化铝前对OF粉煤灰进行预活化处理。经过对高压水化学法提取OF粉煤灰中的氧化铝工艺的研究探索,得出以下结论:(1)在OF粉煤灰预活化工艺过程中,对活化助剂加入量、焙烧温度和保温时间等影响因素的研究,得出OF粉煤灰预活化的最优工艺条件:OF粉煤灰与活化助剂的配比为1:1,焙烧温度在850℃,保温60min;(2)在高压水化学法碱溶活化灰提取Al2O3的工艺过程中,讨论苛性碱浓度、氧化钙加入量、溶出温度、保温时间、苛性比等因素对Al2O3溶出率的影响,得出碱溶活化灰的最佳工艺条件:苛性碱浓度为325g/L,苛性比αK=14,溶出温度为280℃,压力为6.4Mpa,保温时间为60min,氧化钙加入量按SiO2: CaO=1:1;(3)在粗液深度脱硅工艺过程中,探讨脱硅剂的制备条件及脱硅效果,对粗液稀释倍数、脱硅剂加入量、反应温度、保温时间等影响因素的研究,得出粗液深度脱硅的最优工艺条件:粗液稀释3倍,脱硅剂加入量为CaO:SiO2=5:1,在170℃下保温120min。本论文的实验结果证实了高压水化学法在提取粉煤灰的Al2O3的应用的可行性,为从粉煤灰中提取Al2O3工业化生产提供一定参考价值。

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