从高铝粉煤灰中提取氧化镓和氧化铝的混合物

发布时间：2020-04-09 21:13

【摘要】：本文首先概述了高铝粉煤灰的产生及其危害,通过分析粉煤灰的组成、结构和特性,介绍了粉煤灰在各个领域的应用现状及发展趋势,其中详细阐述了从高铝粉煤灰中提取氧化铝和从粉煤灰中浸取镓的实验方法和研究进展,为本文从高铝粉煤灰中提取含量可控的氧化镓和氧化铝的混合物提供了有价值的参考。研究了以碳酸钠、碳酸钙和氧化钙为助剂,高温煅烧法煅烧活化高铝粉煤灰,酸浸法浸取活化后粉煤灰中的镓。探讨了煅烧条件(助剂种类、助剂含量、煅烧温度、煅烧时间)对粉煤灰中镓的浸出效果的影响。研究结果表明,在三种助剂(碳酸钠、碳酸钙和氧化钙)中,碳酸钠是粉煤灰活化的最优助剂;粉煤灰与碳酸钠的质量比为1:1.5,煅烧温度为800℃,煅烧时间为120 min时,粉煤灰中镓的浸出量为52.62 g/t。为了与单一助剂活化效果进行对比,对复合助剂氯化钠和碳酸钠煅烧活化粉煤灰进行勒进一步的研究,探讨了氯化钠含量、煅烧温度和煅烧时间对镓浸出效果的影响。采用X射线衍射(XRD)表征了加入氯化钠前后粉煤灰活化产物的物相组成,用ICPS测定浸取液中镓的含量。实验结果表明,温度为800℃,煅烧时间为120 min,氯化钠含量为粉煤灰碳酸钠含量的8%时,浸取出的镓的含量为56.10g/t,说明此时粉煤灰的活化效果较好。本文采用煅烧得到的最佳条件后,对浸取条件进行了研究。以高铝粉煤灰为原料,通过对粉煤灰进行烧结活化、碱溶、滤洗等工艺,制得含镓的溶液。探讨了烧结助剂种类、碱液种类、碱液浓度、液固比、浸出温度、浸出时间等因素对镓浸出率的影响。结果表明:以碳酸钠作为烧结助剂,氢氧化钠作为浸取液溶剂,碱液浓度为200 g/L,液固比为40∶1,浸出温度60℃,浸出时间为6 h时,可使浸取出来的镓的含量达到41.438 g/t。由于粉煤灰中氧化铝的含量远远大于氧化镓的含量,为了提高氧化镓的含量来得到氧化镓和氧化铝的混合物,就要分离出一定量的氧化铝。本文利用氢氧化镓与氢氧化铝在碱性溶液中析出的酸度不同,采用两段碳酸化的方法分离氧化铝和氧化镓。探索了第一次碳酸化条件(即不同p H、不同流量、不同温度)对氧化铝和氧化镓分离效果的影响。实验结果表明,p H值为11.23,温度为80℃,二氧化碳流量为40 m L/min时,最终得到的氧化镓和氧化铝的混合物中,镓的含量为5.7550 mg/g。
【图文】：

流化床燃烧器,粉煤灰,静电除尘器,煤灰

粒径（μm）孔隙率（%）0.5～1.0 0.16～3.3 0.25～0.5 1～300 60～75图1-1. 从流化床燃烧器锅炉的静电除尘器出来的未风化粉煤灰的扫描电子显微图(来源：印度；F级：40%煤灰)。Fig.1-1 The SEM of unweather coal fly ash out of the electrostatic precipitator of FBC boiler1.2.3 粉煤灰的化学性质粉煤灰的化学成分会因燃煤产地和燃烧程度的不同而异，但是从一般情况来说，粉煤灰主要由氧化铝、二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、和未燃尽的碳等组成[26]。根据粉煤灰中二氧化硅、氧化铝、氧化铁含量的不

粉煤灰,利用率,产量,用灰量

图 1-2 中国粉煤灰产量与利用率之间的关系Fig.1-2 The relationship between the production and utilization of fly ash in China归结起来，目前世界范围内对粉煤灰的综合利用，主要存在两种方式[10]：是利用粉煤灰特定的物理化学性质，直接将其用在建筑工程、基础工程和农领域，作为生产建筑材料的原料。这种利用方式用灰量虽大，但缺少对粉煤为二次再生资源价值的利用。例如，用于筑路、混凝土的生产，以及Jung-ee[32]研究的粉煤灰在二氧化碳的捕获和储存方面的应用，Devi Prasad Mis[33]研究的粉煤灰在填充地下煤矿井方面的应用等，都属于这种方式的利用另一种是将粉煤灰作为一种宝贵的再生资源，，针对粉煤灰某些具体的特点粉煤灰按照一定的工艺流程进行处理，进而从粉煤灰中提取出高附加值的。这种利用方式能够充分发挥粉煤灰作为二次资源的自身价值，需要的技术较高，但用灰量较小，很难应付堆积如山、年排放量继续增长的粉煤灰。例如石的合成，氧化物的提取等，都属于这种利用方式。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ536.4;TF843.1

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