高铝粉煤灰碱溶脱硅过程反应机理[J].pdfVIP

第 11 卷第3 期 过 程 工 程 学 报 Vol.11 No.3 2011 年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2011 高铝粉煤灰碱溶脱硅过程反应机理 杜淄川 1 2 2 2 1 ， 李会泉 ， 包炜军 ， 李少鹏 ， 蔡卫权 (1. 武汉理工大学化学工程学院，湖北 武汉 430070 ；2. 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京 100190) 摘 要：采用多种检测技术分析了高铝粉煤灰中主要矿物组成和含量，并结合热力学稳定性分析，考察了反应时间与 反应温度对碱溶脱硅反应前后高铝粉煤灰的物相、形貌和表面化学成分的影响，并分析了反应机理. 结果表明，高铝 粉煤灰中 Al O , SiO 及 Ga 含量分别高达 42.20%, 42.28%和 0.0062%，且非晶态 SiO 占总SiO 一半以上，采用碱溶 2 3 2 2 2 脱硅有利于提取非晶态 SiO ，但反应温度的影响较大，在 130 ℃、反应2 h 的条件下，SiO 溶出率高达 42.5% ，Al O 2 2 2 3 溶出率仅为 1.83%，高于 130 ℃时，莫来石和刚玉发生反应同时加剧方钠石的形成，导致脱硅效率降低. 关键词：高铝粉煤灰；氧化铝；氧化硅；脱硅；碱溶；反应机理 中图分类号：TD982 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2011)03−0442−06 1 前 言 SiO2 进行选择性提取，可有效降低高铝粉煤灰提取氧化 铝过程硅钙渣的产生量，也可同步实现高铝粉煤灰中硅 我国鄂尔多斯盆地蕴藏大量的煤炭资源，是我国未 资源的有效提取和利用. 关于粉煤灰碱溶脱硅机理研 来相当一段时期的能源保障[1]. 由于其特殊的地质背 究，国内外学者[2,24,25]主要通过分析不同反应条件下产 景，在晚古生代煤层中赋存大量的一水软铝石和高岭石 物的物相变化及溶液 SiO2 浓度推测反应过程，缺少热力 等富铝矿物，构成煤−铝共生复合矿产[2]. 这些煤种在火 学理论依据和溶液中 Al2O3 的变化规律. 基于此，本工 力发电厂燃烧后形成的粉煤灰中氧化铝含量高达 45%∼ 作从高铝粉煤灰的矿相组成、碱溶脱硅反应热力学稳定 50%[3] ，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量， 性、碱溶脱硅工艺条件等方面，结合 SEM−EDS 分析手 由此形成了我国特有的高铝粉煤灰再生含铝矿物资源.