PDF《Processes from Fly Ash》

4、Na1.75Al1.75Si0.25O4 等. Fig.2 SEM micrographs and EDS of roasted fly ash 图2粉煤灰焙烧产物的 SEM 图和 EDS 谱图 3.2 不同工艺对粉煤灰中铝浸出的影响 粉煤灰经添加 Na2CO3 焙烧活化后,分别酸浸、微 波场酸浸工艺浸取粉煤灰中铝,对比分析不同工艺对 粉煤灰中铝浸出的影响. 3.2.1 焙烧-酸浸工艺 采用焙烧-酸浸工艺浸取活化粉煤灰中的铝. 控制 焙烧混合料中钠盐质量百分含量为 57.5%,焙烧时间 为2h;

浸出用 H2SO4 溶液浓度为 2mol/L, 浸出温度为 60℃,浸出时间为 2h,矿浆浓度为 10%.浸出效果如 图3所示.由图

3 中可以得出,随焙烧温度升高,铝 的浸出率先升高后降低.焙烧温度从 700℃上升到 900℃过程中, 莫来石与钠盐的反应不断加强, 反应主 要生成 NaAlSiO4 类活化物质,直至 900℃铝的浸出率 达到峰值 42.38%.

700 800

900 1000

1100 15

20 25

30 35

40 45 Leaching rate/% Roasting temperature/℃ Fig.3 Influence of calcination temperature on aluminum leaching from fly ash 图3焙烧温度对粉煤灰中铝浸出的影响 2.3.2 焙烧-微波场酸浸工艺 粉煤灰经添加 Na2CO3 焙烧活化后,在微波作用 下进行酸浸,浸出用 H2SO4 溶液浓度为 2mol/L,矿浆 浓度为 10%.控制微波保温时间 1h,研究微波加热温 度对粉煤灰中铝浸出的影响,结果如图

4 所示.

50 60

70 80

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10 20

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50 60

70 80 Leaching rate/% Microwave heating temperature/℃ Fig.4 Influence of microwave heating temperature on aluminum leach- ing from fly ash 图4微波加热温度对粉煤灰中有价元素浸出的影响 由图

4 可见, 微波加热温度从 50℃升高到 80℃的 过程,随微波加热温度升高,反应物分子能量提高, 反应活性增大,铝的浸出率逐渐增大,80℃时达到 58.08%;

微波加热温度再升高,铝的浸出率下降.焙 烧产物在酸浸条件下与硫酸的相关反应为: 2NaAlSiO4 + 4H2SO4 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 2H2SiO3 + 2H2O Na2SiO3+H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3 粉煤灰焙烧产物在硫酸溶液中浸出,其中的硅酸 盐与硫酸的化学反应属于强酸置换弱酸的反应,反应 生成的硅酸易胶凝化而失稳,以胶态粒子、胶态沉淀 物或凝胶出现,微波加热温度高于 80℃后,浸出的硅 酸过多,造成浸出液胶凝化而降低浸出率. 采用焙烧-微波场酸浸工艺时, 铝的最高浸出率为 59.17%,比焙烧-酸浸工艺时的 40.05%提高了 48%. 采用微波加热的方式浸出,反应体系内部的极性物质 (包括极性水分子)吸收微波能量,将电磁能迅速地 转变为反应物分子热能,降低反应活化能,促使 SiO2-Al2O3 键断裂,提高反应速率,提高粉煤灰中有 价元素的浸出.

4 结论 (1)粉煤灰中铝以莫来石形式存在,较难浸出,用浓 度为3mol/L 的H2SO4溶液在80℃下直接浸出3h,粉煤 灰中铝的浸出率仅为10.19%.将粉煤灰和Na2CO3混合 焙烧,破坏莫来石中SiO2-Al2O3键,生成了活性较高 的霞石NaAlSiO4类物质,可提高粉煤灰中铝的浸出 率. (2)采用焙烧-酸浸工艺,在本实验条件下,焙烧温度 900℃时铝的浸出率达到42.38%, 比直接酸浸时显著提 高了四倍多. (3)采用焙烧-微波场酸浸工艺,铝的最大浸出率为 59.17%,比焙烧-酸浸工艺的最大浸出率提高了40%. 微波加热浸出是一种高效、节能、环保的湿法冶金方 法. References (参考文献) [1] Qing Chengsong, Ren Shenglian, Song Chuanzhong, Features and utilizat ion of fly ash in power station[J], Journal of hefei un iversity of technology, 2003, 26(4),P529-533. 庆承松,任升莲,宋传中,电厂粉煤灰的特征及其综合利用[J], 合肥工业大学学报(自然科学版),2003,26(4),P529-533. [2] Jing Hongxia,Li Qiaoling,Wang Yakue, Study Oil the prepa- ration of polyalumlmm~ferric silicate from coal ash[J], Chemical Engineer, 2006, 124(1),P9-11 景红霞,李巧玲,王亚昆等,从粉煤灰中制备聚硅酸铝铁絮 凝剂及应用研究[J],化学工程师,2006,124(1),P9-11 [3] LIN jie, LIU RuiBin, CHEN Deng Fu. The progress in the tech- nology of extracting the alumina oxide from the fly ash. Chinese Journal of process Engineerning. 2004, (4): 271-274 [4] A. Singer, J. Navrot and R. Shapira, Extraction of aluminum from fly-ash by commercial and microbiologically-produced cit- ric acid, Applied Microbiology and Biotechnology,1982,16(4), P228-230 [5] W ang Lei,M a Hongwen,Zhan g Xiaoyun,Study on Sli- ca-alumina Separated in Reacted Product of Baked High-alumina Fly Ash,2006, 53(2), P29-32 王蕾,马鸿文,张晓云, 高铝粉煤灰烧结反应产物硅铝分离 的研究,中国非金属矿工业导刊,2006, 53(2), P29-32 [6] Liu Yingying, Li Laishi, Wu Yan, Further utilization of fly ash― Extractin alumina, 2006,(5),P20-23 刘瑛瑛,李来时,吴艳, 粉煤灰精细利用-提取氧化铝研究进 展, 轻金属,2006,(5),P20-23 [7] N. T. Bailey and R. J. Chapman. The use of coal spoils as feed materials from alumina recovery by acid leaching routes:V.The effect of fouride addition on the extraction of aluminum with hy- drochloric acid.Hydrometallurgy,1978,(18),P337-350 [8] Yi Shouzhi, Shi Shulan, Jia Qingzhu, Preparation and Applica- tion of Fly Ash Flocculants, China pulp &