粉煤灰制备铝硅合金过程中预处理除铁工艺研究

发布时间：2020-05-17 19:06

【摘要】：粉煤灰作为火力发电厂的主要固体废弃产物,其产量正在逐年增加,给环境带来了巨大压力,如何高效、高附加值、合理的利用该资源已成为了一个世界性的难题。粉煤灰的主要成分为Al2O3、SiO2,以该原料生产初级铝硅合金,铁含量往往偏高,为了生产出合格的产品,同时又能降低碳热还原的能耗,往往需要在还原前进行除铁预处理。本文首先从理论上分析了粉煤灰除铁的临界值,研究结果表明：除铁后粉煤灰中Fe2O3含量与SiO2含量存在一定的相关性。在此基础上,进行了磁选和湿法冶金除铁的热力学分析,从理论上说明了采用磁选和湿法冶金的方法除铁的可行性,并以粉煤灰为原料分别进行了磨矿、磁选、磁化焙烧-磁选、常压、超细磨活化、加压条件下的除铁实验研究,结果表明：(1)云南地区粉煤灰铁含量较高,铁主要以赤铁矿和磁铁矿的形式存在,使用XCGS-Φ50磁选管实验,激磁电流为3A时,尾矿中的总铁、氧化铝含量分别为7.08%和27.34%,尾矿产率为77.01%,除铁率为58.41%,氧化铝损失率为7.0%。磁化焙烧的效果不明显。扩大实验规模,采用SLon-100周期式脉动高梯度磁选机进行磁选,电流强度为100A(B=0.192T)时,除铁率达到66.37%,Al2O3损失率为17.99%,磁选后粉煤灰中氧化铝、氧化铁和二氧化硅的含量分别为24.54%、5.83%和50.06%,选取此条件为最优。(2)常压浸出时草酸与盐酸的除铁效果最佳,硫酸次之,硝酸的效果最差,但草酸和盐酸的混酸的除铁效果不好,而采用盐酸和氢氟酸的混酸浸出,除铁效果好,浸出渣出现多孔结构,但铝的损失很大,浸出渣中氧化铝含量仅剩12.92%,损失率为64.83%。将粉煤灰焙烧后再浸出,效果不理想。(3)磁选后的粉煤灰采用草酸直接浸出的实验结果表明,在草酸浓度120g/L,反应温度为85℃,液固比为6：1,反应时间为120min的最佳除铁条件下,浸出渣中氧化铁、氧化铝、二氧化硅含量分别为3.35%、23.03%和56.27%,除铁率为46.06%,氧化铝损失率为11.91%。在相同条件下进行二段浸出,浸出渣中的氧化铁、氧化铝和二氧化硅含量分别为2.74%、22.68%和58.41%,除铁率为21.97%,氧化铝损失率为6.04%。(4)粉煤灰经高能球磨8h后,平均粒径为2.18gm,经盐酸和草酸的加压浸出,盐酸效果优于草酸。浸出渣的氧化铁、氧化铝含量随温度的升高而降低,趋势均不是很明显,盐酸在180℃时的浸出渣中氧化铝和氧化铁的含量分别为18.82%和3.16%。(5)确定了除铁的最佳工艺为磁选+一段草酸浸出联合工艺。此工艺处理后的粉煤灰中氧化铁、氧化铝、二氧化硅含量分别为3.35%、23.03%和56.27%,除铁率为81.64%,氧化铝损失率为26.90%。(6)预处理除铁后粉煤灰的碳热还原探索实验结果表明,只有在温度达2273K时,才出现了较多的铝硅合金,粉煤灰中残留的铁主要以铝硅铁合金的形式出现。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF821

【参考文献】