烧结法及拜耳法赤泥对煤炭燃烧催化作用的研究.pdf

第24卷专辑 中 国稀土学报 2006年10月 V01．24 JOURNALOFTHECHD旺峪ERAREEARIHSOC狂『rY Oct．2006 Spec．Issue 烧结法及拜耳法赤泥对煤炭燃烧催化作用的研究 王慧琴，包新华，张良苗，陆文聪，陈念贻· (上海大学化学系氧化铝研究组，上海200444) 擅要·在分析拜耳法赤泥和烧结法赤泥化学成分和相组成的基础上，根据含钠物质大都具有促进煤炭燃烧的催化作用的原理。初步试验 证明：用这两种赤泥代替黏土做型煤的黏结剂，或作为粉煤燃烧的添加剂，可以达到催化煤炭燃烧，促使煤炭燃烧完全，并能使煤炭燃 烧时放出的S02与赤泥中的碱性物质化合形成硫酸盐，减少S02对大气污染的效果。这一研究结果为赤泥的大量利用指出了新的可能性． 关键词：赤泥利用：对煤炭燃烧的催化作用；固硫作用 560．9 文献标识码：A 中图分类号：TQ 文章编号：1000-4343(2006)．0420-03 氧化铝生产的两种方法：拜耳法和烧结法的 气的污染。另一方面，我国是煤炭生产和利用的 废渣分别称为拜耳法赤泥(主要成分为硅铝酸钠， 大国，不论是直接燃烧还是部分氧化制造煤气， 并带有稀碱液附液)和烧结法赤泥(主要成分为 煤炭的灰渣中多半都含有部分残炭。这不但降低 硅酸二钙和硅铝酸钠，并带稀碱液附液)，是氧化 了能源利用效率，而且增加了对环境的污染。因 铝生产的两种主要废料。我国各氧化铝厂每年排 此促进煤燃烧或部分氧化的催化作用已成为重要 放赤泥700余万吨，因赤泥含氧化钠达2％以上，研究和应用课题。如能利用作为氧化铝生产废料 无法大量利用来制取水泥，也没有找到其它能够 的赤泥达到提高煤炭利用率，减少煤炭燃烧污染 大宗消耗赤泥的经济合理的途径，迄今只能在赤 的效果，则可收一举两得之效，并可能成为赤泥 泥堆场大量堆积。目前我国各氧化铝厂积累赤泥 大宗利用的一条有效途径。以此为应用背景，我 总量已逾亿吨，严重污染环境和农田，是一个亟 们进行了赤泥对煤炭燃烧催化作用的研究，并附 待解决的环境保护问题。 带考察了赤泥在煤炭燃烧时的固硫效果。初步研 为了给上述两种赤泥找寻大宗出路，我们注 究结果如下述。 意到：许多含钠的化合物(如碳酸钠，氢氧化钠 1实验方法和结果 等)对煤炭燃烧有催化作用。实验表明：煤炭添 加0．2％的碳酸钠，其着火点即显著降低【”1。因此 1．1两种赤泥的成分和相组成分析 可能将含碳酸钠、硅铝酸钠等钠化合物的赤泥作 取某铝厂的两种赤泥：拜耳法赤泥和烧结法 为煤炭的添加剂，促进煤炭燃烧，提高煤炭的利 赤泥为试料。赤泥堆场的赤泥是以泥浆形式排放 用率，并有希望使煤炭燃烧时产生的S02与赤泥 的，因此带有含碳酸钠的稀溶液(赤泥附液)。烘 所含的氧化钠、氧化钙等碱性物质化合成为 干后，两种赤泥试样的化学分析结果列于表1。 Na2S04和CaS04，起到固硫效果，减少S02对大 表1烘干后两种赤泥的主要化学组成(哦％) 两种赤泥烘干后，X一射线衍射分析结果如图1 可以看出：拜耳法赤泥的主要相组成为水合 所示： 硅铝酸钠和水化石榴石：烧结法赤泥的主要相组 2006-05．16 收藕日期l2006-02．28；修订日期l 基金璜目I国家自然科学基金，上海市科委基金(0452nm019)资助项目． 作者简介l王慧琴(1977-)，女，河南漯河人，硕士研究生 。逼讯联系人(E-mail：chennianyi@tsinghua．org．Cn) 42l 中国稀土学