氟化钾助溶法从粉煤灰中提取氧化铝工艺活化及溶出机理研究.pdf

工艺管理
氟化钾助溶法从粉煤灰中提取氧化铝工艺活化及
溶出机理研究
张小东赵飞燕郭昭华王永旺高志娟(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:氟化钾助溶法从煤粉炉粉牒灰中提取氧化铝工艺技术,氧化铝的溶出率可达95%以上。本文采用氟化钾助溶法制得烧
结样,对娆结样做酸溶实验、水溶实验并对物料粉煤灰、烧结样、酸溶出渣、水溶出渣做XRD、SEM电镋扫描及EDS能请分析,研究
表明氟化钾助溶法的活化机理为在高温下粉煤灰中的莫来石、刚玉与氟化钾反应生成霞石、六氟铝酸钾、类高岭石及玻璃相;溶出
机理也相应发生变化,溶出时实现硅铝分离,且氟最终去向主要在酸浸渣里。
关键词:粉煤灰;氟化钾;氧化铝;活化机理;溶出机理
Study on Activation and Dissolution
Mechanism of fly ash with KF 2H20
assistant
ZHANG Xiao-dong, ZHAO Fei-yan, Guo Zhao-hua, WANG Yong-wang, GAO Zhi-juan
(Research and Development Center, Shenhua Zhungeer Energy and Resources Comprehensive
Development Co. LTD, Erdos 010300, China
Abstract: The acid method with KF 2H O as firing cosolvent is used for extraction of aluminium oxide from fly ash, the extracting
rate of alumium oxide is more than 95%. The activation products were prepared in potassium fluoride solubilization method, which were
subjected to acid-soluble experiments and water-soluble experiments. The fly ash, activated products, acid dissolved slags, water dissolved
slags were analyzed with XRD, SEM and EDS. The results show that the activation mechanism of potassium fluoride solubilizing method
is the reaction of mullite, corundum in fly ash and potassium luoride at high temperature to produce nepheline, potassium hexafluoroalu
minate, kaolinite and glass phase. Also the dissdution mechanism has changed, the dissolution separate silicon and aluminum and finally
fluorine to the main leaching residue in the acid leaching
Key Words: Fly ash; Potasium fluoride; aluminium oxide; Activation Mechanism; Dissolution Mechanism
据国土资源部《中国矿产资源报告2015》统计,2015年我国地质储量中氧化铝的蕴藏量高达30多亿t,具有重要的开发前
査明的铝土矿资源储量为43.4亿t,国家统计局公布2015年中景和利用价值。利用高铝粉煤灰作为原料提取氧化铝等有用
国氧化铝产量为5898万t(同比增长9.6%),我国铝土矿资源的矿物,既解决了因粉煤灰堆积带来的环境污染问题,叉缓解了
静态保障年限也只有仅仅儿十年,铝土矿资源枯竭问题日趋严铝土矿资源短缺的局面。
重,寻求新的铝资源刻不容缓。内蒙古中西部、山西北部等地
目前,从粉煤灰中提取氧化铝因其附加值高、符合政策导
区的煤炭属“高铝、富镓”煤,经发电后,氧化铝二次富集,生成向、市场前景广阔等原因成为新的研究热点。从粉煤灰中提取
的粉煤灰中氧化铝含量高达40%~50%。仅准格尔煤田探明的氧化铝的工艺方法大致分为酸法和碱法两大类。蒙西集
78万22017年05月
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团、大唐电力、华电集团等致力于碱法提取氧化铝的研究,取质量分13-648.012.2411.251991.21.753.3
得了重大的进展。但由于粉煤灰的硅铝比在1左右,采用碱法
数/%
工艺会大幅増加预脱硅和碱耗的成本,而且产生较多的固体废
实验设备:TM0912陶瓷纤维马弗炉;DK-98-II电热恒温水
弃物,工艺流程也较为冗长。2004年以来神华集团采用酸法工浴锅,SHB-3循环水真空泵,HG-9149台式鼓风机。
艺开展了循环流化床粉煤灰综合利用的研究工作,采用
分析设备:德国 Bruker D8 Advance型X-射线衍射仪,德国
步酸溶法”提取氧化铝技术,该工艺流程短,对硅铝比无要求
蔡司 SUPRA55扫描电子显微镜,荷兰帕纳科 AXIOS-MAX荧光
对环境污染较小,达到了国际领先水平。
光谱仪。
针对于粉煤灰酸法提取氧化铝的工艺技术,如果仅用盐酸/
1.2实验方法
硫酸直接浸取煤粉炉粉煤灰,这种方法残渣较少但是提取率相
按张小东等研究的氟化钾助溶法最佳活化条件制备烧结
对较低。以KF?2H1O为焙烧助剂,从煤粉炉粉煤灰中提取氧化样。将粉煤灰与KF?2HO按质量比20:19混合后,在马弗炉中
铝的工艺技术可实现较高的氧化铝溶出率,本文旨在研究氟化
900℃焙烧1h后取出,稍冷片刻,转入干燥器中,冷却到常温
钾助溶剂法从煤粉炉粉煤灰中提取氧化铝的工艺技术的活化后,称重。将烧结样进行研磨后,做酸溶出和水溶出实验,溶出
和溶出机理,为氟化钾助溶法提供理论支撑。
过滤后对滤液进行分析测试并计算粉煤灰中氧化铝的溶出率,
对滤饼进行分析测试以验证溶出率。将滤饼用蒸馏水洗涤后,
用干燥箱烘干。分别对粉煤灰,烧结样、酸溶出渣、水溶出渣做
1实验
XRD分析,扫描电镜能谱分析。
1.1实验原料及设备
化学原料:氟化钾,分析纯;盐酸,分析纯纯净水。
2结果与讨论
实验所用粉煤灰为内蒙古准格尔旗国华电厂煤粉炉粉煤2.1实验结果
灰细灰,其化学成分如表1,其中铝含量占48%,二氧化硅含量
在最佳酸溶出条件下,即烧结样与6mol/的盐酸,按14
为40%,硅铝合量约占90%。
的固液比在60℃温度下溶出30min,煤粉炉粉煤灰中氧化铝的
表1粉煤灰成分表
溶出率为97.25%。
able 1 The composition parameters of fly ash
煤粉炉粉煤灰与6moll的盐酸按1/4固液比在60℃温度下
成分 Sio: ALO, Cao Mgo Fe,o, Tio: Sc.Lc
溶出30min,煤粉炉粉煤灰中氧化铝的溶出率为2.35%
KA18i02霞石
A,Si101,莫来石
2500
K2AF3。(H.0)。六氟铝酸钾
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