亞熔鹽法粉煤灰提鋁清潔工藝硫行為研究.pdf

1、粉煤灰是我國排放量最大的單一固體廢棄物，其堆存造成了嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題。我國西北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的高鋁粉煤灰，儲(chǔ)量豐富，是一種優(yōu)良的非傳統(tǒng)提鋁資源。中國科學(xué)院過程工程研究所成功開發(fā)了亞熔鹽法粉煤灰提鋁新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高鋁粉煤灰中Al2O3的高效清潔提取。但是，其中硫雜質(zhì)對(duì)新工藝的影響及其控制方法尚不明晰。因此，本文以亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝中雜質(zhì)硫?yàn)檠芯繉?duì)象，開展了新工藝中硫行為的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究了粉煤灰中硫的賦存形態(tài)、亞熔鹽工藝系統(tǒng)中硫酸

2、鈉的出口、Na2SO4在NaOH溶液和鋁酸鈉溶液中的相平衡，以及硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)規(guī)律。論文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性進(jìn)展如下:
　　 (1)查明了亞熔鹽法粉煤灰提鋁工藝原料粉煤灰中硫的賦存形態(tài)。研究結(jié)果表明，爐前煤經(jīng)循環(huán)流化床鍋爐燃燒后變?yōu)榉勖夯?，其中含硫礦物轉(zhuǎn)化為硫酸鈣和鈣礬石，這與鋁土礦中硫的賦存形態(tài)顯著不同，最終粉煤灰中的硫進(jìn)入亞熔鹽工藝中轉(zhuǎn)化為硫酸鈉;
　　 (2)根據(jù)硫酸鈉在亞熔鹽工藝中雜質(zhì)硫的物質(zhì)流分析

3、，確定了硫酸鈉在亞熔鹽工藝系統(tǒng)的出口為即脫鋁渣洗液蒸發(fā)器排鹽和鋁酸鈉溶液脫硅渣;
　　 (3)測定了80℃ Na2SO4-NaOH-H2O三元體系相圖以及Na2SO4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度曲線，為硫酸鈉的脫除提供了理論依據(jù)基礎(chǔ)。相圖研究結(jié)果表明，Na2SO4在堿溶液中的溶解度隨NaOH濃度增大單調(diào)減小，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到33％時(shí)，其中Na2SO4的溶解度降低到1％;在NaOH濃度低于72.97％時(shí)所對(duì)應(yīng)的平衡

4、固相是Na2SO4（無水硫酸鈉），NaOH濃度高于75.80％時(shí)對(duì)應(yīng)的平衡固相是NaOH。80℃時(shí)Na2SO4在苛性比為12和15的鋁酸鈉溶液中的溶解度數(shù)據(jù)表明，Na2SO4在兩個(gè)體系中的溶解度曲線變化趨勢與氫氧化鈉體系趨勢相同;氧化鋁的加入對(duì)Na2SO4在NaOH溶液中的溶解度沒有明顯影響;
　　 (4)通過對(duì)硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)硫酸鈉在鋁酸鈉溶液中不存在明顯的過飽和性，建立了亞熔鹽體系中硫酸鈉的脫除方法