粉煤灰生产煅烧氧化铝

 粉煤灰生产煅烧氧化铝存在较大风险

 

 

 

-最近几年以来，由粉煤灰生产煅烧氧化铝受到各界重视，涉及由粉煤灰生产氧化铝的论文不断涌现，专利不断公开。协会、论坛及各种平台每年都召开涉及粉煤灰综合利用的所谓学术会议，对由粉煤灰生产氧化铝的不同工艺进行推介。一些单位也开展由粉煤灰生产氧化铝的工业实践活动，尽管这些工业实践活动的过程并不顺利，所获实际结果与媒体宣传存在较大差异，但毕竟是对粉煤灰生产氧化铝技术路线的初步尝试。对未来粉煤灰的资源化利用提供了必不可少的经验积累。

 

-综合分析我国粉煤灰提取氧化铝技术现状，总结一个时期以来由粉煤灰生产氧化铝工业化实践的经验与教训，发现投资由粉煤灰生产氧化铝建设项目存在重大技术风险，那么所述重大技术风险在哪里呢？现结合国内已报道工艺的介绍进行一些浅要阐述，以期有益于粉煤灰资源化利用研究活动的开展和产业化进程。

 

石灰石烧结法

 

-该法是比较原始的由粉煤灰生产氧化铝工艺。将粉煤灰与石灰石磨细后按配比混匀，在1300～1400°C下焙烧，使粉煤灰中莫来石相的Si-O-Al键得以破坏，并将莫来石和石英转化为铝酸钙（12CaO·7Al2O3）、硅酸二钙（2CaO·SiO2），使粉煤灰中的氧化铝得到活化。

-将烧成熟料以碳酸钠溶液溶出，铝酸钙分解生成铝酸钠（NaAlO2）溶液和碳酸钙沉淀，硅酸钙则转化为碳酸钙沉淀和偏硅酸钠溶液。经分离制得主要成份为铝酸钠，同时含有少量偏硅酸钠的溶液。将所得铝酸钠溶液用氢氧化钙脱硅，再采用碳分工艺处理铝酸钠溶液制得氢氧化铝，将氢氧化铝煅烧得煅烧氧化铝。

-该法的优点是工艺简单，设备腐蚀性小，耗碱量较小，烧成物无需破碎。缺点是烧结温度高，能耗高，石灰石消耗量大，煅烧氧化铝粉溶出率低，仅为70%，此外未能对硅、铁资源进行综合利用，CO2和硅钙渣排放量大，环境负担沉重。从产出角度看，假定粉煤灰中含氧化铝50%，溶出率70%，收率90%，每处理一吨粉煤灰产出冶金级氧化铝320kg，出厂价按3元/kg计，销售收入960元，生产企业盈利难度大。成本、效益和环保隐患突出。

 

预脱硅－碱灰石烧结法

 

-以碱灰石烧结法为基础增加了预脱硅工序,是为克服碱灰石烧结法二次废渣量大等不足而研发的一种新工艺。将粉煤灰与氢氧化钠溶液混合并调配成浆，然后送二氧化硅溶出工序，使其中的部分二氧化硅与碱反应生成硅酸钠，再经过滤收得低模数硅酸钠溶液和脱硅灰滤饼。将大部分低模数硅酸钠溶液送粗白炭黑制备工序，采用碳化法制得粗白炭黑；少部分送粗白炭黑回溶工序用作溶剂。

-将低模数硅酸钠溶液经碳分制得粗白炭黑。分离粗白炭黑后母液及洗水（含碳酸钠）送苛化工序。将所制得的粗白炭黑于回溶工序与低模数硅酸钠溶液混合，以溶液中的游离碱与粗白炭黑反应使反溶为硅酸钠，过滤后获合格硅酸钠溶液。

-将合格硅酸钠溶液送白炭黑制备工序，经碳分制得正品白炭黑，分离白炭黑所得母液及洗水用于石灰消化。将白炭黑于调浆槽中与稀硫酸混合进行酸化处理，再经分离、洗涤、干燥、包装制得白炭黑。

 

 

硫酸铵焙烧法

 

-硫酸铵烧结法是由粉煤灰中提取煅烧氧化铝的新工艺。工艺过程: 将粉煤灰和硫酸铵按特定比例混合，混合后在中温下焙烧。焙烧后用水或稀酸浸溶烧成料，过滤的硫酸铝溶液。向硫酸铝溶液中加氨水析出氢氧化铝沉淀，再用氢氧化钠将氢氧化钠沉淀溶解的偏铝酸钠溶液。将所得偏铝酸钠溶液精制，脱除硅、铁等杂质后经碳化、分离、洗涤制得氢氧化铝滤饼，煅烧氢氧化铝滤饼的煅烧氧化铝。

-硫酸铵焙烧法的优点在于：硫酸铵和生产中产生的氨气可循环利用。工艺过程不需添加任何助剂，实现了废渣减量化，有利于减少废渣对环境的二次污染。

-另外，硫酸铝铵为弱酸盐，对设备及材料腐蚀较轻。不足之处在于：从硫酸铝铵溶液中去除铁等杂质较为困难。在对分离氢氧化铝后含硫酸铵母液进行循环利用时需进行浓缩，耗能较高。同时工艺过程没有对硅进行综合利用，渣量仍然较大，对环境有一定的影响。该工艺存在着技术成熟性和环保风险。

 

碱灰石烧结法

 

-是在石灰石烧结法基础发展起来的一种由粉煤灰生产氧化铝工艺。将粉煤灰、石灰石和碳酸钠混合均匀，经高温焙烧使莫来石的Si-O-Al键得以破坏，将莫来石和石英转化为易溶于水的偏铝酸钠（NaAlO2）和难溶的硅酸钙（2CaO·SiO2）。焙烧熟料经水溶、分离、脱硅、碳分等工序制得氢氧化铝，再经煅烧得氧化铝产品。

-与石灰石焙烧法相比，该工艺的优点是所需石灰石较少，能耗相对较低,硅钙渣排放量有所减少。缺点是生产流程长，烧结工艺条件不稳定；且焙烧反应复杂，氧化铝溶出率不高，为72.2%。和石灰烧结相比虽然相对降低了硅钙渣的排放量，但依然不能解决硅钙渣的产生与排放问题，经计算每生产1T氧化铝，将排放2～3T硅钙残渣，且含碱量大，综合利用难度高，二次污染严重。而且对硅、铁未能综合利用。成本高，产出少，生产企业盈利困难。同样存在着成本、效益风险和环保风险。