以硫酸铵为循环介质从粉煤灰中提取氧化铝.pdf

2009.10 中国 昆明 2009 年清洁高效燃煤发电技术协作网年会 1 以硫酸铵为循环介质从粉煤灰中 提取氧化铝 李禹 摘 要：以硫酸铵为循环介质从粉煤灰中提取氧化铝是利用二氧化硅不和酸性物质发生化学反应的特点，首先把粉煤灰 和硫酸铵混合反应，从中把铝、铁、镁等元素提取出来，形成铝铁镁的氢氧化物混合体，剩余部分是以二氧化硅为主的 硅渣。铝铁镁的氢氧化物混合体用氢氧化钠溶解，形成铝酸钠溶液后，用种分或碳分等成熟技术生产氧化铝，硅渣可继 续深加工生产白碳黑或半硅砖，氢氧化铁和氢氧化镁的混合物可作为铁矿出售。与其它技术相比，本工艺具有有价元素 提取充分，剩渣越来越少等优点。 关键词：粉煤灰；氧化铝；硫酸铵 酸镁等含有部分硫酸铝铵和硫酸铁铵等复盐的混合熟料， 1. 前言 并释放出氨气。化学反应方程式为： 粉煤灰是燃煤电厂在生产过程中的必然产物。以燃煤 Al2O3+3(NH4)2SO4=Al2(SO4)3+6NH3↑+3H2O 中灰份含量25%计算，一个百万电厂每天向自然界排放的 Al2O3+4(NH4)2SO4=2AlNH4(SO4)2+6NH3↑+3H2O 粉煤灰量就达到 2500 吨以上。粉煤灰的存放不仅占用大 Fe2O3+3(NH4)2SO4=Fe2(SO4)3+6NH3↑+3H2O 面积的土地，而且非常容易发生扬尘现象，给环境带来很 Fe2O3+4(NH4)2SO4=2FeNH4(SO4)2+6NH3↑+3H2O 大压力。粉煤灰的主要化学成份为 SiO2 ：34%～67% 、 TiO2+2(NH4)2SO4=Ti(SO4)2+4NH3↑+2H2O Al2O3 ：20%～54%，其余为Fe2O3 、Fe3O4 、CaO、MgO 、 由于大部分钙、镁元素本身以硫酸盐形式存在，所以 TiO2 和未燃尽的碳等，由于燃煤产地不同，粉煤灰中化学 未列出方程式。 元素的含量也有所差异，但一个显著的共同点就是 SiO2 对反应熟料用热水溶解，形成水溶性硫酸盐混合溶 和Al2O3 的含量占到90%左右。由此可见，粉煤灰实际上 液。由于(除氢氟酸外)二氧化硅不和酸性物质发生化学反 是一种很好的铝土矿资源。采用从粉煤灰中提取氧化铝的 应，所以在溶解过程中，二氧化硅和硫酸钙(微溶于水)形 方法来治理粉煤灰，并利用提铝后的剩渣生产其它化工产 成不溶性的硅渣。 品或建筑材料等高附加值产品，是研究多年、且势在必行 由于硫酸氧钛的水解过程和溶液的PH 值关系不大， 的科技环保项目，但是由于煤粉在炉膛中的高温燃烧，所 即使在酸度很高的情况下，只要有足够的温度，也极易发 形成的粉煤灰大部分以玻璃体形式存在，是一种潜在火山 生水解。水溶时硫酸钛发生如下反应： 灰反应性的混合材料，其结构聚合度大，键能高，化学性 Ti(SO4)2+H2O=TiOSO4+H2SO4 质十分稳定，一般情况下很难与酸碱直接反应。再加上粉 TiOSO4+H2O=TiO2+H2SO4 煤灰中二氧化硅的含量较高，不适用于拜尔法生产氧化 可见，部分二氧化钛也以固体形式存在于硅渣中。 铝，而用简单的碱石灰法生产氧化铝时，又会产生数倍于 固液分离后，硅渣经多级逆向洗涤，可用于生产白碳 原粉煤灰量的硅钙渣，给后续处理带来困难。 黑、半硅砖或水泥。此时，硅渣中的二氧化硅含量已接近 90%，并且被高度活化，极易和碱性物质发生化学反应，