准东煤灰提取氧化铝和白炭黑技术研究

摘要：

为实现准东煤灰的绿色化综合利用,笔者研究设计了从准东煤灰中制取氧化铝和白炭黑的工艺流程,确定了最佳工艺条件,并通过SPSS双变量分析比较不同影响因素对提取率影响程度.试验采用准东煤——将军庙原煤,破碎并用马弗炉模拟煤粉炉静态燃烧方式制取灰样.准东煤灰的成分分析和元素分析表明:SiO2占48.84％,A12O3占31.26％.参照标准制备灰样,对灰样进行SEM分析,发现粘黏性严重,因此试验前先进行机械研磨.采用煤灰与硫酸铵焙烧法制备氧化铝,工艺分为焙烧过程和酸浸过程.因滤液中含有大量杂质铁、钙等元素,采用pH调节法除杂并对除杂效果进行检验,检验结果为除杂率接近100％.从提铝渣中制备白炭黑分为碱浸过程和多次碳分过程.在提铝工艺焙烧过程中,通过提铝率变化曲线及节能角度确定了各因素的最佳试验条件为:焙烧温度600℃,焙烧时间60 min,焙烧配料比1:6;在提铝工艺酸浸过程中,得到最佳试验条件为:酸浸温度60℃、酸浸时间20 min、H2SO4浓度0.2 moL/L、酸浸液固比50.从提铝渣制备白炭黑研究中,通过SEM观察到提铝渣疏松多孔,有利于进一步的提硅试验.通过XRD对提铝渣分析,得出提铝渣中含有大量硅、钙元素;用K值法(RIR法)求得提铝渣中Si含量及经提铝后的Si损失率为7.64％.得出碱浸过程最佳试验条件为:碱浸温度60℃、碱浸时间30 min、碱浸NaOH浓度3 moL/L、碱浸液固比70,此时Si提取率为99％.采用多次碳分法进行提硅能够满足不同硅含量纯度要求,得到最佳碱浸工艺条件为碳分pH=9.5、CO2通气速率24 mL/min、碳分NaOH浓度0.2 mol/L、碳分液固比80.通过双变量相关性分析,得到各因素对提铝率、SiO2提取率及H2Si03沉淀率影响程度大小分别为:焙烧温度＞焙烧时间＞焙烧配料比,酸浸时间＞酸浸温度＞H2SO4浓度＞酸浸液固比,碱浸液固比＞碱浸温度＞NaOH浓度＞碱浸时间,碳分pH＞碳分液固比＞碳分NaOH浓度＞CO2通气速率.通过经济性及可行性分析,说明提出的工艺能有效实现准东煤灰的绿色化综合利用.从提铝后的滤液中重新提取(NH4)2SO4,实现生产原料的再利用;碳分过程后的Na2CO3溶液可通过加入石灰苛化的方式实现NaOH可循环利用于提取工艺生产;本工艺除生产氧化铝和白炭黑外,还能获得Na2SO4等附加产品.

关键词：准东煤灰、氧化铝、白炭黑、双变量相关性、可行性分析

所属期刊栏目：26

分类号：TQ536.4

资助基金：国家重点研发计划资助项目2016YFB0600203

在线出版日期：2020-05-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：194-206