非傳統(tǒng)鋁資源——高硫鋁土礦和粉煤灰的利用研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,我國己成為世界第一大氧化鋁生產(chǎn)國和消費國,目前,我國氧化鋁實際年產(chǎn)量己達3000萬噸,占世界的36％。由于國內(nèi)優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源日趨枯竭,氧化鋁工業(yè)資源對外依存度已高達60％。資源短缺已成為制約我國氧化鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。然而,我國還有約20億噸難處理的高硫鋁土礦資源尚未得到有效開發(fā)利用,開發(fā)利用我國大量的難處理高硫鋁土礦資源已迫在眉睫,是解決氧化鋁工業(yè)資源短缺危機、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。另外我國每年還排放大

2、量的高鋁粉煤灰,隨著我國火電裝機容量近年來的爆炸式增長,我國每年排放的粉煤灰渣量已達3億t以上,粉煤灰已經(jīng)成為我國工業(yè)固體廢物的最大單一污染源。目前粉煤灰綜合回收實際利用率不到30％,大量粉煤灰的堆存處置,會造成嚴重的環(huán)境污染,并存在巨大的安全隱患。粉煤灰中的主要成分為Al2O3和SiO2,二者總含量可達80％以上,綜合利用其中的氧化鋁,不僅可減輕環(huán)境壓力,還可拓展氧化鋁的來源。因此,開展對我國大量的高硫鋁土礦和粉煤灰的利用研究,具有重

3、要的意義。
　　 論文首先對鋁土礦中以黃鐵礦形式存在的硫在鋁酸鈉溶液中的反應(yīng)行為進行熱力學(xué)分析及實驗研究,結(jié)果表明,在373～573K的溫度范圍內(nèi),黃鐵礦分解反應(yīng)的吉布斯自由能都為負值而且隨著溫度的升高而減小,說明黃鐵礦中的硫很容易與堿液反應(yīng),溫度越高,分解反應(yīng)進行的趨勢越大;黃鐵礦在鋁土礦預(yù)脫硅過程中也會發(fā)生分解,預(yù)脫硅10h后,黃鐵礦中55.84％的硫進入到溶液里;高壓溶出時,黃鐵礦與鋁酸鈉溶液反應(yīng)在2h內(nèi)即達到平衡,硫的反

4、應(yīng)率達到90％以上;溶出后進入溶液中的硫大部分以S2-形式存在;當溫度降低(＜85℃)時,硫會以墨綠色的氫氧基硫代鐵酸鈉(Na2[FeS2(OH2]·2H2O)形態(tài)析出。
　　 圍繞粉煤灰鋁硅分離和綜合利用進行了多種方法探索研究。采用焙燒方法來激發(fā)粉煤灰中SiO2,Al2O3的活性,結(jié)果表明,添加碳酸鈉焙燒和氫氧化鈉焙燒時,粉煤灰都生成了類似于霞石的物質(zhì),鋁硅不能達到有效分離;采用高壓水化法對粉煤灰進行處理,結(jié)果表明,當溫度為2