粉煤灰分解试验研究.pdf

1、2 0 1 5N O 6粉煤灰综合利用F L Y A S HC O M【P R E H E N S EU T E L I Z A T I o N粉煤灰分解试验研究R e s e a r c ho nT h eD e c o m p o s i t i o nE x p e r i m e n to fn yA s h胡彩华，肖景波，郭捷(南阳东方应用化工研究所，河南南阳4 7 3 0 0 0)摘要：试验以卤系复合制剂为活化剂，采用酸碱交替分解，互为活化分解模式处理粉煤灰。在常压条件下以硫酸浸出其中的铝和铁，以氢氧化钠浸出其中的硅。试验考察了酸浸过程分解级数、粉煤灰细度、配料固液比、硫酸用量、反

2、应温度对粉煤灰中A J：0，、F e：O，分解率的影响；碱浸过程氢氧化钠用量、配料固液比、反应时间、反应温度对粉煤灰中S i O：分解率的影响，确定了最佳优化工艺条件。在优化工艺条件下，A 1：0，、F e：0，、S i O：的分解率在9 5、9 2 和9 0 以上。关键词：粉煤灰；分解；研究中图分类号：T Q 0 3 1文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 5)0 6 0 0 2 6 0 5粉煤灰是燃煤电厂等排放的固体废弃物，也是我国排放量最大的工业固体废渣。其主要成分是S i O：，A 1：0，F e 2 0，和未燃尽C，此外还有少量的M g、T i、K、N

3、a、P、S 的氧化物以及稀有金属氧化物等。采用湿法冶金工艺由粉煤灰制备氧化铝和白炭黑是粉煤灰高附加值化、精细化综合利用的主要方向，也是近年来学术及产业界研究、关注的热点。将粉煤灰中的有价元素分解并溶出是实现对其高附加值、精细化综合利用的基础和前堤。粉煤灰的物相组成主要有莫来石(3 A 1：O，2 S i O：)晶相、硅铝酸盐玻璃相，其它还有石英(S i O：)、赤铁矿(F e：0，)、磁铁矿(F e 3 0 4)、刚玉(仅-A I：O，)等。其中的硅和铝主要赋存于以S i-O-A 1 键结合而成的非活性莫来石中。莫来石是一种链状结构硅酸盐，常温下既不溶于酸，也不溶于碱，低于1 2 0 0。C

4、时性质稳定，受热也不会发生分解，因此，要分解、分离粉煤灰中的硅、铝等有价元素，首先要破坏莫来石的S i O m 键以提高其化学活性。目前己报道的粉煤灰分解方法有碱法、酸法及酸碱联合法。碱法工艺有石灰石烧结法J、碱石灰烧结法 2 、预脱硅碱石灰烧结法1 等，酸法主要有酸浸法 4 、硫酸铵烧结法 o 和酸碱联合法旧j。收稿日期：2 0 1 5 0 6 2 72 6 碱法工艺的优点是铝元素分解率相对较高，不足是流程长，耗能高，石灰石及纯碱耗量大，处理成本高，且对硅、铁等元素未能综合利用，二次残渣产生量大，经济与环境效益不乐观等。酸法工艺主要优点是流程简单，能耗较低，可有效实现铝、硅分离，硅组分可用于

5、生产高附加值的无机硅化合物，存在的不足是铝分解率偏低。以氟化物(氟化铵、氟化钠等)作助溶剂虽可提高铝的溶出率，但会增加处理成本。如果能够解决有价元素溶出率偏低的问题，酸法工艺将是一种较为理想的粉煤灰分解方法。为了克服已报道工艺存在的不足，寻找一条切实可行的粉煤灰分解新方法，笔者以酸法工艺为基础，开展了酸碱联合法r 刊分解粉煤灰新工艺的研究。1 试验1 1 试验原理将粉煤灰与配料液混合，加入活化剂，再以硫酸在常压条件下对粉煤灰进行酸浸，使其中的莫来石结构及非晶态硅酸盐结构受到破坏，铝、铁等金属元素转化为相应的硫酸盐而被溶出，同时使硅的化学活性得以提高。将酸浸料浆分离，获酸浸出液和主要成分为S i

6、 O：的酸浸残渣。酸解残渣与氢氧化钠反应，使其中的S i O：分解并转化为水玻璃而溶出，同时使酸浸过程因受铝硅氧网络聚合体的影响未被分解的铝、铁金属粉煤灰综合利用F L Y A S HC O R E H E N S I V EU T。I Z A T I o N2 0 1 5N o 6元素得到进一步活化。将碱解残渣进一步与硫酸反应，浸出其中残留的铝、铁元素。1 2 试验原料及试剂1 2 1 原料：山西介休粉煤灰，主要化学组成如表l。表1 粉煤灰主要化学成分1 2 2 试剂硫酸：工业品，含量9 8；氢氧化钠：工业品，含量9 6；活化剂：卤系复合制剂，试验室配制。1 3 主要试验仪器J J l 精密电动搅拌器，l k w 电子万用炉，F A l l 0 4 N电子天平，托盘天平，Z X Z-0 2 5 型旋片式真空泵，1 0 1 一l 型电热鼓风恒温干燥箱，烧杯，抽滤瓶，布氏漏斗等。1 4 分析方法A L：锌盐回滴一氟化钠置换法；F e：重铬酸钾容量法；S i O：氟硅酸钾容量法。1 5 试验方法以卤系复合制剂为活化剂，采用多级逆流酸浸，酸碱交替分解、互为活化分解模式，首先将粉煤灰与来自二级