粉煤灰盐酸浸取液相平衡及相分离的研究
发布时间：2021-03-28 21:16
粉煤灰提铝是粉煤灰资源化利用的主要途径之一,对于盐酸法粉煤灰提铝工艺,由于酸浸液中含有大量的铁、钙等杂质离子,严重影响了产品的质量。利用相平衡理论,通过结晶分离混合盐溶液是一个相对行之有效的方法,但是缺乏酸性体系中相应的基础数据。本文采用等温溶解平衡法,针对酸浸液中铝、铁、钙等离子对AlCl3-FeCl3（-CaCl2）-H2O（-HCl）体系相平衡和相图进行研究,并对酸浸液进行蒸发结晶,分离得到较为纯净的AlCl3·6H2O,最后对工艺进行简要的分析和计算,对粉煤灰酸法提铝有着重要的意义。主要研究内容和结论如下:（1）针对酸浸液中的铝铁的分离,采用等温溶解平衡法分别对25℃不同H+浓度（H+浓度为1.3 mol/L、4.0 mol/L和11.5 mol/L）和H+浓度为1.3 mol/L不同温度（20℃和30℃）下的AlCl3-FeCl3-H
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平朔煤矸石电厂CFB粉煤灰Figure1.1TheCFBflyashofPingshuoganguepowerplant
第一章文献综述3国粉煤灰在水泥、混凝土、微晶玻璃和制砖等建材方面的应用前景、存在问题以及强化措施做了详细介绍。杨光华[28]等则利用瓦斯泥和粉煤灰等固体废物，经过配料、搅拌、消化、碾压、成型、脱模、蒸养、标准养护工艺等条件，制成的砖抗压强度可达到31MPa，达到了同类产品一等品的要求。课题组廖洪强教授在利用粉煤灰等工业固废制备透水砖和加气块等建材进行了详细的研究，其中制备加气块的工艺流程如图1.2所示[29,30]。图1.2利用粉煤灰等工业固废制备加气块的工艺流程Figure1.2Processflowofpreparingaeratedblocksusingindustrialsolidwastesuchasflyash（2）在农业方面的应用对于粉煤灰在农业方面的应用，主要是利用粉煤灰制备土壤改良剂，利用粉煤灰和草木灰复配制备硅钾肥等。这些土壤调理剂的主要作用是调节土壤结构，增加孔隙度，减小膨胀率和容重，特别对于粘质土壤有很好的改良效果。但是存在的主要问题是，粉煤灰组分比较复杂，含有一些有毒有害物质，这些物质会进入到土壤中进行迁移转化，存在潜在风险[31]。（3）在有价元素提取方面的研究粉煤灰中不只含有大量的硅（Si）、铝（Al）、铁（Fe）等常量元素，还含有一定量的稀土资源，主要有锂（Li）、镓（Ga）、锗（Ge）、铈（Ce）、钒（V）、镍（Ni）、钕（Nd）、镝（Dy）、铒（Er）、镧（La）、镱（Yb）等[25,32]。近些年，对于粉煤灰中有价元素提取方面的研究非常多，主要是集中对铝、硅等元素的提取利用，伴随着
粉煤灰盐酸浸取液相平衡及相分离的研究4提取一些稀土元素[25,32-34]。提取方法主要有碱法、酸法、酸碱结合法、盐法等。中科院过程所李会泉老师课题组针对预脱硅后的粉煤灰提出了两步碱法提取氧化铝的新工艺，氧化铝的提取率达到95%左右，实现了氧化铝的高效溶出，为粉煤灰碱法提铝提供新思路[35]，其主要工艺流程如图1.3所示。对于酸法提取有价元素的研究，主要有盐酸酸浸法和硫酸酸浸法，粉煤灰经过酸浸-分离-结晶-煅烧等工艺得到氧化铝产品，同时对其他浸出的有价元素进行回收利用，实现了粉煤灰的高值化利用，图1.4为常见的两种酸法流程图。酸法的特点是工艺简单，能耗少，但是存在的问题是对设备的要求较高；酸浸液中成分复杂，分离比较困难等。截止2018年底国内外粉煤灰提铝中试及产业化情况如表1.2所示[36-39]。图1.3两步碱水热法工艺流程图Figure1.3Flowchartoftwo-stepalkalinehydrothermalmethod图1.4酸法提铝工艺流程图Figure1.4Processflowchartofaluminumextractionbyacidmethod
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCl3–FeCl3–HCl–H2O体系的相平衡及相分离[J]. 仵理想,赵静,薛芳斌,成怀刚,程芳琴. 过程工程学报. 2020(03)
[2]煤灰中提取稀土元素及产业化展望[J]. 苗晓鹏,田亚峻,许德平,曹建飞. 稀土. 2018(03)
[3]火力发电厂固体废弃物资源化利用分析[J]. 王彦忠,朱善淳. 中国资源综合利用. 2018(04)
[4]“十三五”能源消耗总量和强度“双控”机制研究[J]. 刘然,王旭明,岳高,俞维平,蒋浩. 能源与环境. 2017(06)
[5]燃烧工况对燃煤电厂灰渣理化特性的影响[J]. 魏绍青,田秀青,杨凤玲,程芳琴. 洁净煤技术. 2017(06)
[6]两种炉型粉煤灰电学特性的实验研究[J]. 张灿强,张军,吴海洋,范仁东. 发电设备. 2017(05)
[7]粉煤灰酸法提取氧化铝工艺中结晶氯化铝洗涤除杂的研究[J]. 马振国. 内蒙古石油化工. 2017(08)
[8]粉煤灰提取氧化铝的除铁工艺研究进展[J]. 吴永峰. 中国资源综合利用. 2017(08)
[9]粉煤灰盐酸浸出液酸分法结晶氯化铝的试验优化[J]. 谢振山,李军旗,陈朝轶,徐本军,伍宇敏. 湿法冶金. 2017(04)
[10]粉煤灰提铝工艺的现状和发展趋势[J]. 赵利军. 神华科技. 2017(06)
硕士论文
[1]粉煤灰酸浸液中AlCl3·6H2O的结晶分离研究[D]. 吕慧斌.山西大学 2017
[2]粉煤灰对堆肥重金属有效性及其在环境中迁移转化的影响[D]. 高兆慧.安徽大学 2017
[3]粉煤灰中环境敏感性微量元素含量分布及淋滤析出特征研究[D]. 郑以梅.安徽大学 2017
[4]AlCl3溶液酸分、盐酸解析提取高纯氯化铝的实验研究[D]. 李广玉.贵州大学 2016
[5]磷尾矿综合利用研究[D]. 吴汉军.武汉工程大学 2015
[6]含铁体系水盐相图及其应用[D]. 邓小楠.合肥工业大学 2014
[7]煤化工灰渣盐酸浸取液蒸发结晶过程研究[D]. 杨荣梅.华东理工大学 2013
[8]从粉煤灰中提取氧化铝的基础方法研究[D]. 刘富.华北电力大学 2012
[9]基于粉煤灰充填复垦土地的复垦效应研究[D]. 樊雯.安徽理工大学 2010
[10]粉煤灰中镓和氧化铝综合回收工艺研究[D]. 赵慧玲.长安大学 2010
本文编号：3106256
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
平朔煤矸石电厂CFB粉煤灰Figure1.1TheCFBflyashofPingshuoganguepowerplant
第一章文献综述3国粉煤灰在水泥、混凝土、微晶玻璃和制砖等建材方面的应用前景、存在问题以及强化措施做了详细介绍。杨光华[28]等则利用瓦斯泥和粉煤灰等固体废物，经过配料、搅拌、消化、碾压、成型、脱模、蒸养、标准养护工艺等条件，制成的砖抗压强度可达到31MPa，达到了同类产品一等品的要求。课题组廖洪强教授在利用粉煤灰等工业固废制备透水砖和加气块等建材进行了详细的研究，其中制备加气块的工艺流程如图1.2所示[29,30]。图1.2利用粉煤灰等工业固废制备加气块的工艺流程Figure1.2Processflowofpreparingaeratedblocksusingindustrialsolidwastesuchasflyash（2）在农业方面的应用对于粉煤灰在农业方面的应用，主要是利用粉煤灰制备土壤改良剂，利用粉煤灰和草木灰复配制备硅钾肥等。这些土壤调理剂的主要作用是调节土壤结构，增加孔隙度，减小膨胀率和容重，特别对于粘质土壤有很好的改良效果。但是存在的主要问题是，粉煤灰组分比较复杂，含有一些有毒有害物质，这些物质会进入到土壤中进行迁移转化，存在潜在风险[31]。（3）在有价元素提取方面的研究粉煤灰中不只含有大量的硅（Si）、铝（Al）、铁（Fe）等常量元素，还含有一定量的稀土资源，主要有锂（Li）、镓（Ga）、锗（Ge）、铈（Ce）、钒（V）、镍（Ni）、钕（Nd）、镝（Dy）、铒（Er）、镧（La）、镱（Yb）等[25,32]。近些年，对于粉煤灰中有价元素提取方面的研究非常多，主要是集中对铝、硅等元素的提取利用，伴随着
粉煤灰盐酸浸取液相平衡及相分离的研究4提取一些稀土元素[25,32-34]。提取方法主要有碱法、酸法、酸碱结合法、盐法等。中科院过程所李会泉老师课题组针对预脱硅后的粉煤灰提出了两步碱法提取氧化铝的新工艺，氧化铝的提取率达到95%左右，实现了氧化铝的高效溶出，为粉煤灰碱法提铝提供新思路[35]，其主要工艺流程如图1.3所示。对于酸法提取有价元素的研究，主要有盐酸酸浸法和硫酸酸浸法，粉煤灰经过酸浸-分离-结晶-煅烧等工艺得到氧化铝产品，同时对其他浸出的有价元素进行回收利用，实现了粉煤灰的高值化利用，图1.4为常见的两种酸法流程图。酸法的特点是工艺简单，能耗少，但是存在的问题是对设备的要求较高；酸浸液中成分复杂，分离比较困难等。截止2018年底国内外粉煤灰提铝中试及产业化情况如表1.2所示[36-39]。图1.3两步碱水热法工艺流程图Figure1.3Flowchartoftwo-stepalkalinehydrothermalmethod图1.4酸法提铝工艺流程图Figure1.4Processflowchartofaluminumextractionbyacidmethod
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlCl3–FeCl3–HCl–H2O体系的相平衡及相分离[J]. 仵理想,赵静,薛芳斌,成怀刚,程芳琴. 过程工程学报. 2020(03)
[2]煤灰中提取稀土元素及产业化展望[J]. 苗晓鹏,田亚峻,许德平,曹建飞. 稀土. 2018(03)
[3]火力发电厂固体废弃物资源化利用分析[J]. 王彦忠,朱善淳. 中国资源综合利用. 2018(04)
[4]“十三五”能源消耗总量和强度“双控”机制研究[J]. 刘然,王旭明,岳高,俞维平,蒋浩. 能源与环境. 2017(06)
[5]燃烧工况对燃煤电厂灰渣理化特性的影响[J]. 魏绍青,田秀青,杨凤玲,程芳琴. 洁净煤技术. 2017(06)
[6]两种炉型粉煤灰电学特性的实验研究[J]. 张灿强,张军,吴海洋,范仁东. 发电设备. 2017(05)
[7]粉煤灰酸法提取氧化铝工艺中结晶氯化铝洗涤除杂的研究[J]. 马振国. 内蒙古石油化工. 2017(08)
[8]粉煤灰提取氧化铝的除铁工艺研究进展[J]. 吴永峰. 中国资源综合利用. 2017(08)
[9]粉煤灰盐酸浸出液酸分法结晶氯化铝的试验优化[J]. 谢振山,李军旗,陈朝轶,徐本军,伍宇敏. 湿法冶金. 2017(04)
[10]粉煤灰提铝工艺的现状和发展趋势[J]. 赵利军. 神华科技. 2017(06)
硕士论文
[1]粉煤灰酸浸液中AlCl3·6H2O的结晶分离研究[D]. 吕慧斌.山西大学 2017
[2]粉煤灰对堆肥重金属有效性及其在环境中迁移转化的影响[D]. 高兆慧.安徽大学 2017
[3]粉煤灰中环境敏感性微量元素含量分布及淋滤析出特征研究[D]. 郑以梅.安徽大学 2017
[4]AlCl3溶液酸分、盐酸解析提取高纯氯化铝的实验研究[D]. 李广玉.贵州大学 2016
[5]磷尾矿综合利用研究[D]. 吴汉军.武汉工程大学 2015
[6]含铁体系水盐相图及其应用[D]. 邓小楠.合肥工业大学 2014
[7]煤化工灰渣盐酸浸取液蒸发结晶过程研究[D]. 杨荣梅.华东理工大学 2013
[8]从粉煤灰中提取氧化铝的基础方法研究[D]. 刘富.华北电力大学 2012
[9]基于粉煤灰充填复垦土地的复垦效应研究[D]. 樊雯.安徽理工大学 2010
[10]粉煤灰中镓和氧化铝综合回收工艺研究[D]. 赵慧玲.长安大学 2010
本文编号：3106256
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