粉煤灰精细利用-多种元素提取方法的研究.pdf

2 0 1 0N O 1粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T I o N粉煤灰精细利用多种元素提取方法的研究F u r t h e rU t i l i z a t i o no fC o a lm yA s h-S t u d yo nE x t r a c t i o nM e t l l o d so faV a f i e f fo fE l e m e n t s袁春华(内蒙古科技大学化学与化工学院，包头0 1 4 0 1 0)摘要：粉煤灰作为一种新型的矿产资源，可综合提取硅、铝、铁、碳、钛、镓和锗等物质。本文在对目前国内外粉煤灰的各种提取方法进行比较研究的基础上，提出了目前粉煤灰精细化利用中存在的问题，并为粉煤灰综合提取多种元素设计了一套工艺路线。关键词：粉煤灰；多种元素；提取方法中图分类号：X7 7 3文献标识码：B文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 0)O I 0 0 4 6 0 3煤在高温燃烧时，其中杂质熔融，经过骤冷而形成的玻璃态固体微粒，其中含有固定碳、活性氧化硅、活性氧化铝、空心玻璃微珠、铁、锰等有用成分，每种成分都是单独可以利用的资源与能源财富。表I粉煤灰中的化学成分A 1 2 0 3S i 0 2G aT i 0 2F e 2 0 3c a 0M g(J1 6 5 3 3 9 0 0 1 2 0 5 一l 0 0 0 l 一2 4 一O 7 3 5 45 970 2 34T 3 R0 0 I3 SlO由表1 可知粉煤灰的化学成分，主要是S i O，和A 12 0 3，还含有少量的F e 2 0 3，N a 2 0，K 2 0，S 0 3，M g O，T i O：，G a，G e 和C a O 等。粉煤灰的资源化，既避免了资源浪费又实现了其中的金属及矿物的回收。而且降低了灰场的容量，减轻了其对环境的危害。这不仅使排放问题得到解决或部分解决，而且为我国提供了新金属和盐类的来源。1 粉煤灰中主要元素的回收1 1 硅的回收 2】(1)碱溶一碳酸化分解一酸溶方法提取粉煤灰中铝和硅采用碱溶一碳酸化分解一酸溶方法处理粉煤灰，从中制备硅胶、三氯化铝或者氧化铝。试验过程为先将粉煤灰预处理后，在2 5 0 下与N a O H 溶液反应1h，通人C O：气体碳化，再加入盐酸加热过滤，收稿日期：2 0 0 9 旬8 1 24 6 所得滤渣在干燥箱6 0 7 0 下干燥，继续在3 0 0 下老化lh，得到硅胶。(2)碱溶一微波消解法提取粉煤灰中的硅铝先将粉煤灰经过9 5 0 温度下进行热处理，然后微波碱溶经热处理后的粉煤灰，其在微波碱溶下溶解3 0 4 0m i n，溶出碱溶液浓度为2 5m o L L，经过9 5 0 热处理的粉煤灰样品，在液固比(L S 为5 0，溶出时间为4 h和3 0m i n，溶出温度为1 6 0)。粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅与碱溶液反应生成相应的硅铝酸盐溶于溶液中，而铁、钙、镁、铅等金属不溶，因而得到只含硅和铝的浸出液。另外还有酸法、碱溶法等方法提取硅。1 2铝的回收1 2 1 酸法(1)浓酸浸取复盐热分解法提铝首先将稀硫酸浸取提锗后所剩余灰渣用浓硫酸在加热情况下溶出大量铝，同时有铁、钾、镁等溶出，浸出的最佳条件是：浸取液硫酸浓度为8 1 0m o L L(加有少量助剂)，浸出温度为1 2 5 1 3 5，加热(搅拌)时间为2 0 2 5h，固液比为l：2 l：3，此时A I：O，的转化率可达9 0 以上。(2)氟氨助溶法【33 酸浸取粉煤灰中氧化铝用硫酸浸出时，其反应见式(1)：3 H 2 s o,+6 N H 4 F+S i 0 2(-A 1 20 3)_+心S i F 6+3(N H 4)2 s o,+2 H 2 03 H 2 S 0 4+A 1 2 0 3 _ A 1 2(S 0 4)3+3 H 2 0(1)粉煤灰综合利用F L YA S HC o M P R E H E N S I V EU T。I Z A T I o N2 0 1 0N O 1其产品可以作为净水剂，也可作为制备其他铝产品的原料。(3)酸溶沉淀法先进行磁性分离，以便回收磁铁矿石，再用酸(如煮沸的硫酸)溶解，过滤除去硫酸钙和硅酸盐等固体杂质，向滤液中加入氢氧化钠溶液。使T i 和F e 生成氢氧化物沉淀，并进行回收(过滤)，再向剩下的滤液中通入C O：，以促进生成所要回收的氢氧化铝沉淀，然后通过煅烧得到氧化铝。(4)煅烧稀酸过滤法(C a l s i n t e r 法)H 1将粉煤灰与石灰在高温炉中进行烧结，然后将烧结物用稀盐酸进行浸取，过滤，过滤后采用溶剂萃取法从滤液中除去T i 和F e，从残液中将铝以铵矾形式沉淀出来，再