高铝粉煤灰铝硅分离应用基础研究

发布时间：2021-06-17 04:31

　　高铝粉煤灰是我国的特色二次资源,年产生量超过2500万吨,其中氧化铝含量可高达50%,而我国铝土矿资源极为短缺,研发高铝粉煤灰提取氧化铝技术是国家重大需求。高铝粉煤灰中铝硅比（A/S～1.2）低,硅主要以非晶态二氧化硅和结晶态的莫来石（3Al2O3·2SiO2）存在。铝硅分离是高铝粉煤灰利用的关键,且国内外已有大量研究,但已有研究仍存在高铝粉煤灰中结晶态铝硅组分浓碱体系（亚熔盐介质）分解机理尚不明晰、非晶态二氧化硅稀碱脱除效率不高、铝硅湿法分离硅组分利用价值低等问题。为此,本论文围绕高铝粉煤灰中铝硅高效分离及产品高值化,开展了高铝粉煤灰结晶态铝硅组分（莫来石和刚玉）亚熔盐介质分解规律、粉煤灰协同赤泥亚熔盐溶出研究,创新提出了高铝粉煤灰热化学法铝硅深度分离新方法,并系统进行了相关的工艺优化与应用基础研究。本论文取得如下创新性进展:（1）高铝粉煤灰的主要含铝物相为莫来石和刚玉,研究了粉煤灰中莫来石和刚玉在NaOH亚熔盐介质中的分解规律。结果表明,刚玉较莫来石更难分解,在Na2O浓度370 g/L、初始苛性比25条件下,莫来石在120℃下就开始分解,而刚玉高于180 ℃后才开始分解。莫来石和... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１我国２０１４－２０２０能源结构优化目标??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?ｇｏａｌ?ｏｆ?２０１４－２０２０?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ??

Ａｈ〇３含量高达５０?％，?Ｓｉ０２含量接近４０?％，同时还含有总量１０?％左右的ＣａＯ、??Ｆｅ２〇３、ＴｉＣｂ、ＭｇＯ等杂质。准格尔地区典型高铝粉煤灰与其他普通粉煤灰成分??组成如图１．３所示，与普通粉煤灰相比，高铝粉煤灰具有低杂、高铝、低硅的特??点。美国材料与测试协会（ＡＳＴＭ）根据粉煤灰中氧化物含量不同，将粉煤灰分??为?Ｃ?类灰（Ａｌ２〇３＋Ｓｉ〇２＋Ｆｅ２〇３彡５０％且?ＣａＯ彡２０％）和?Ｆ?类灰（Ａｈ〇３＋Ｓｉ〇２＋Ｆｅ２〇３??彡７０％）?（ＲｏｙａｎｄＧｒｉｆｆｍ，?１９８２）?，?Ｃ类灰也称为高钙粉煤灰，明显地，我国内??蒙古准格尔地区的高铝粉煤灰属于Ｆ类灰。??高铝粉煤灰中除含有ＡＩ２Ｏ３、Ｓｉ〇２、Ｆｅ２〇３、ＣａＯ、ＴｉＣｂ、ＭｇＯ外，还含有Ｌｉ、??Ｂｅ、Ｇａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ等多种数量级在１０＿６的微量元素。??有研究发现，在内蒙古准格尔地区的高铝粉煤灰中富含具有开采应用价值Ｌｉ、Ｇａ??元素（Ｚｈａｎｇ?ａｎｄ?Ｘｕ，?２０１６；Ｓｕｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１３）。??６０?Ｆ??■?＿??Ｈｉｇｈ?ａｌｕｍｉｎａ?ｆｌｙ?ａｓｈ??＾■１?Ｏｒｄｉｎａｒｙ?ｆｌｙ?ａｓｈ（Ｃｈｉｎａ）??Ｏｒｄｉｎａｒｙ?ｆｌｙ?ａｓｈ?（Ｉｎｄｉａ）??ｒ?Ｉ?Ｊ??ｉ?°?Ｉ?■??ａ；：｜ｌ??〇?＿＾＿■?ｗｍｍｍ．??ＡＩ２〇３?Ｓｉ〇２?ＣａＯ?Ｆｅ２〇３?Ｔｉ〇２?ＭｇＯ??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??图１．３不同类型粉煤灰的主要成分??

内蒙、山西等地粉煤灰利用率不足４０％。而且，目前我国粉煤灰大宗??利用主要在道路工程、建材建工、农业、回填等高消耗量低附加值利用方式，而??高附加值利用率不到５?％?（图１．６）。??６??


本文编号：3234475