Reaction behaviour of Al_2O_3 and SiO_2 in high alumina coal fly ash during alkali hydrothermal process

The reaction behaviours of A1203 and SiO2 in high alumina coal fly ash under various alkali hydrothermal conditions were studied. The means of XRD, XRF, FTIR and SEM were used to measure the mineral phase and morphology of the solid samples obtained by different alkali hydrothermal treatments as well as the leaching ratio of SiO2 to A1203 in alkali solution. The results showed that with the increase of the hydrothermal treating temperature from 75 to 160 ~C, phillipsite-Na, zeolite A, zeolite P, and hydroxysodalite were produced sequentially while the mullite and corundum phase still remained. Zeolite P was massively formed at low-alkali concentration and the hydroxysodalite was predominantly obtained at high-alkali concentration. By the dissolution of aluminosilicate glass and the formation of zeolites together, the leaching efficiency of SiO2 can reach 42.13% with the mass ratio of A1203/SIO2 up to 2.19：1.

添加高铝粉煤灰对废窑具制备耐高温材料性能的影响

为实现废窑具的高值材料化利用,以废窑具为主要原料,黏土和高铝粉煤灰为添加剂,采用干压成型法制备出坯体,分别在1100℃、1150℃、1200℃、1250℃下热处理保温3 h,制备出废窑具基耐高温材料。研究了高铝粉煤灰添加量对废窑具基耐高温材料的物相组成、显微形貌、物理性能和常温力学性能的影响,同时还研究了以不同结合剂制备的废窑具基耐高温材料的性能。结果表明:废窑具基耐高温材料的最佳工艺条件为热处理温度1250℃,高铝粉煤灰添加量为30%,所得试样的常温抗折强度为18.1 MPa,常温抗压强度为57.7 MPa;结合剂的种类对试样的常温力学性能也有一定影响。

水溶液隔膜电解除铁

在用高铝粉煤灰盐酸法制备氧化铝的过程中,粉煤灰中的铁会随酸性浸出液进入氯化铝溶液.为了低成本降低氯化铝溶液中铁杂质的质量分数,提出了在水溶液中电解除铁的方法.除铁实验中使用双室隔膜电解槽,对初始条件为pH值2.0,Fe^(2+)质量分数0.25%的FeCl_(2)溶液进行循环电解,研究了几种常见金属阴极板上单质铁的析出效果.结果表明:使用钛、铁、锡、铜、铅5种金属电极均可在5 h电解后达到90%的除铁率,溶液中亚铁离子的质量分数降低至小于0.03%.

航天炉高硅铝烟煤煤灰熔融及黏温特性调控研究

具有高灰分、高硅铝、低硅铝比(质量比)煤灰特性的动力烟煤在气流床气化炉上鲜有应用,其煤质特性偏离气化用煤指标,且调控难度非常大。为将具有上述煤灰特性的动力烟煤应用于航天炉气化,开展煤质特性调控研究,利用灰熔融测试仪、高温旋转黏度仪以及热力学计算软件FactSage,研究了动力烟煤(HS)添加不同质量比的工业助熔剂(石灰石、铁矿石和二者复合助剂)以及配煤(白石湖煤)对煤灰熔融特性、黏温特性以及矿物质组成的影响。结果表明:HS灰硅铝比为1.32,酸碱比为12.82。热转化过程中煤灰矿物组成以莫来石为主要成分,是其四个灰熔融特征温度均高于1500℃的根本原因,黏温特性的调控难度大于一般晋城无烟煤黏温特性的调控难度;同等比例下工业助熔剂按调控效果由大到小依次为铁钙复合助剂、铁矿石、石灰石;单一石灰石助熔剂对HS的调控效果不佳,针对此类煤灰特性,宜选用铁钙复合助剂或与高碱金属煤灰特性的煤混配以降低灰熔融温度,改善黏温特性,即同时增加煤灰中CaO和Fe_(2)O_(3)等碱金属含量,使其在矿物质热转化过程形成如钙铁辉石、易变辉石、透辉石、堇青石和霞石等低熔点矿物质或多元低温共熔物,从而降低体系熔融温度。

中南股份6号高炉高铝渣低燃料比冶炼生产实践

阐述了中南股份6号高炉在高w(Al2O3)≥16.5%条件下,通过合理调整烧结矿的镁铝比,调整优化布料制度、热制度,保持炉缸热量充沛,控制好炉内压差,保持高富氧率≥6.5%,强化炉前出铁等关键技术措施,取得煤比达到170 kg/t、燃料比≤510 kg/t的优秀技术经济指标。

中国铝资源与高铝粉煤灰提取氧化铝研究进展

针对中国铝土矿资源不足的状况,利用高铝粉煤灰生产氧化铝不仅有望缓解铝资源的不足,而且可减少粉煤灰对大气、水体的污染和大量土地资源的占用。高铝粉煤灰提取氧化铝技术主要包括酸法、碱法和酸碱联合法。采用碱法提取氧化铝技术,具有对设备腐蚀性小,与现有氧化铝生产设备相容性好,对水体和空气不产生二次污染等优势。与石灰石烧结法和预脱硅-碱石灰烧结法等代表性碱法技术相比,采用预脱硅-低钙烧结法制备氧化铝技术,处理物料总量、一次性资源消耗量和CO2排放量,分别减少22.1%～52.4%、24.6%～52.0%、20.0%～66.2%;综合耗能降低16.4%～36.3%;剩余硅钙固体排放量减少27.5%～71.5%。因此,预脱硅-低钙烧结法技术在物耗、能耗、环境相容性和产品方案等方面均有明显优势,符合高效节能和清洁生产的要求,有望实现高铝粉煤灰生产氧化铝的完全资源化利用。

高铝粉煤灰伴生资源清洁循环利用技术的构建与研究进展

我国富含硅锂镓的高铝粉煤灰年排放量高达3 000万t以上,但综合利用率不到30%,是西北大型煤电能源基地重大环境生态瓶颈问题。为实现高铝粉煤灰的大规模高值化利用,提出机械-化学协同活化新思路,开展了高铝粉煤灰协同活化-深度脱硅工艺研究,实现了非晶态二氧化硅的深度分离,进一步提出了脱硅粉煤灰矿相重构制备铝硅系列材料、脱硅粉煤灰两步碱溶提取氧化铝2条技术路线。结果表明,高铝粉煤灰深度脱硅后,铝硅比由1.75提高至2.75以上;1 600℃烧结后,莫来石相含量达到88.33%,产品指标达到行业优级标准;脱硅粉煤灰经过两步水热反应,氧化铝提取率达到94.9%,实现锂、镓伴生资源协同利用,将氧化铝行业拜耳法主流工艺用于高铝粉煤灰提取氧化铝的过程;在此基础上构建了多产业链接循环经济体系,为高铝粉煤灰大规模高值化利用提供了新途径。

高铝煤矸石复合活化及其火山灰效应分析

采用胶砂强度法研究了机械粉磨、煅烧、增钙煅烧及与化学活化剂复合对内蒙古某地高铝煤矸石活性的激发效果,并采用SEM,XRD,FTIR分析了不同粉磨时间、不同煅烧温度对高铝煤矸石内部结构变化及其活化效果的影响;以强度活性指数、火山灰效应贡献率为考察指标,分析了不同方式活化的高铝煤矸石的火山灰效应.结果表明:单纯机械粉磨对高铝煤矸石的活性有一定的激发作用,但活化效果有限;煅烧对高铝煤矸石活性有明显的激发作用,其最佳煅烧温度为800℃,此时高铝煤矸石水泥胶砂强度活性指数达126.5%,火山灰效应贡献率达44.7%;增钙煅烧可使其强度活性指数进一步提高到142.6%,火山灰效应贡献率提高到50.9%;在增钙煅烧基础上掺入0.6%(质量分数)的硫酸钠可使其28d抗压强度达到78.9MPa,强度活性指数达到157.0%,火山灰效应贡献率达到55.5%.

烧结-碱溶法从高铝粉煤灰中浸出镓的研究

以高铝粉煤灰为原料,通过对粉煤灰进行烧结活化、碱溶、滤洗等工艺,制得含镓溶液。探讨了烧结助剂种类、碱液种类、碱液浓度、液固比、浸出温度、浸出时间等因素对镓浸出效果的影响。结果表明:以碳酸钠作为烧结助剂,氢氧化钠作为浸出液溶剂,在碱液浓度200 g/L、液固比40∶1、浸出温度60℃、浸出时间6 h时,浸出液中镓含量达到41.438 g/t。

高铝粉煤灰两步碱水热法浸出氧化铝工艺研究

本文以高铝粉煤灰为研究对象,提出了预脱硅-两步碱水热法提取氧化铝工艺,分别对第一、二步碱水热过程进行了详细研究。结果表明,预脱硅后,非晶态氧化硅得到有效脱除,铝硅比从1.2提高到1.8。第一步碱水热过程优化工艺条件为:反应温度220℃,液固比8,反应时间为1 h,苛性比14;第二步碱水热过程优化工艺条件为:反应温度260℃,液固比8,钙硅比1.0,反应时间为0.75 h。基于两步碱水热法的优化工艺条件,将两步反应耦合,氧化铝的总提取率达94.9%,提取液中氧化铝的浓度为78.8 g/L,苛性比从一步碱水热法的11.5降低到7.2,实现了苛性比的大幅降低,为碱水热法提取氧化铝开辟了新路线。

利用高铝粉煤灰合成莫来石的实验研究

利用粉煤灰合成莫来石具有良好的工业发展前景,但由于普通粉煤灰中Al2O3含量较低使得合成莫来石时必须添加大量工业氧化铝,从而增加了合成成本。利用高铝粉煤灰直接制备M50莫来石以及高铝粉煤灰与少量工业氧化铝混合合成M60和M70莫来石,其物理性能可以达到我国《烧结莫来石》标准(YB/T5267-2005),这大大降低了合成成本。研究表明,用未处理过的高铝粉煤灰直接制备低牌号莫来石(M50)适宜的烧结温度为1400℃,用处理过的高铝粉煤灰或合成高牌号莫来石(M60、M70)适宜的烧结温度为1500℃;恒温时间对合成莫来石的影响远小于烧结温度,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的生成。

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积测定仪(BET)对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明:酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件:初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件:碱溶温度为95℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。

准格尔电厂炉前煤矿物组成及其对高铝粉煤灰形成的贡献

准格尔电厂粉煤灰中的A l2O3含量高达52.72%,这在世界上十分少见,为详细了解这一特殊粉煤灰的成因并加以高附加值利用,采用ICP-AES,XRD和FESEM-EDX等方法详细研究了该电厂炉前煤的煤岩、煤质、煤中矿物组成和灰成分特征,同时测定了粉煤灰的化学成分.结果表明,准格尔电厂煤中矿物以高岭石和勃姆石为主,分别占煤中矿物总量的71.1%和21.1%.粉煤灰中高A l2O3含量来源于煤中丰富的高岭石和勃姆石矿物在电厂高温下的转化和分解产物;石英仅占煤中矿物组分的1.9%,也相应地提高了粉煤灰中的A l2O3/SiO2质量比,使得这一比值达到1.50,是常见粉煤灰的3倍左右.煤中其它矿物含量较少,使得粉煤灰中其它氧化物含量相应降低,这为高铝粉煤灰的高附加值利用奠定了良好基础.

煅烧高铝煤矸石-矿渣-水玻璃系地聚合物材料的研究

根据地聚合物合成原理,采用煅烧高铝煤矸石-磨细矿渣-水玻璃系合成地聚合物类材料。深入研究了高铝煤矸石-矿渣-水玻璃系统材料的制备、性能的测试评价、水化硬化机理和最优制备工艺参数选择。材料中矿渣对早期强度起主要作用,煅烧高铝煤矸石对后期强度贡献较大。在矿渣和高铝煤矸石质量比处于合理状态时,材料各龄期强度均较优。高铝煤矸石类地聚合物材料的抗压强度随水玻璃模数的减小而增大,随水玻璃掺量的增大而增大,随液胶比的减小而增大。水玻璃模数为1.049,矿渣与煅烧高铝煤矸石的配比为46∶,激发剂掺量为22%,液胶比为0.35时,复合材料28d抗压强度达到了41.7MPa。

我国高铝煤矸石资源与提铝技术产业化分析

介绍了我国高铝煤矸石资源状况,重点分析了高铝煤矸石提取氧化铝的主要工艺技术和产业化进展情况,提出促进高铝煤矸石产业化利用的相关建议。

煤矸石的活化及氧化铝提取

天然高岭石型煤矸石化学性质稳定,难以直接提取其中有用的Al2O3。实验对高温焙烧提高煤矸石反应活性及Al2O3的提取进行了研究。在680℃、焙烧45min后,Al2O3的提取率由7.24%提高到75.31%,煤矸石的反应活性显著提高。煤矸石焙烧活化后,在适当的酸浸条件下:HCl∶煤矸石5∶1(wt)、反应时间90min、酸浓度20 wt%,Al2O3的提取率为83.67%,达到较高的提取水平,表明煤矸石经过高温焙烧和适当的酸浸取处理,可以有效提取其中的Al2O3。

高CaO煤灰渣用碳酸钠溶液溶出氧化铝可能性的研究

由于含CaO的原煤或以石灰为黏结剂制成的型煤在我国应用广泛,这些煤炭燃烧或煤气化的灰渣可能含有铝酸钙。X-射线衍射,扫描电镜微区分析和碳酸钠溶液溶出实验证明:上海焦化厂Texaco型煤气发生炉炉渣和四明化工厂的煤气发生炉炉渣中均有部分氧化铝成CaO.Al2O3相存在,可用碳酸钠稀溶液溶出制成铝酸钠溶液。我们试用阳泉煤煤粉加适量氧化钙制成型煤,点火燃烧。燃烧灰渣经X-射线衍射分析证明其主成分为γ-Ca2SiO4和5CaO.3Al2O3。用碳酸钠稀溶液在50℃溶出,氧化铝溶出率达97.6%。若将本来就含CaO的煤或型煤的CaO含量略加调整,使其灰渣能用碳酸纳溶液溶出,就有可能省去石灰烧结法的烧结工序,只用石灰烧结法“后半段”从煤的灰渣提取氧化铝。

内蒙古中西部高铝煤炭循环产业链设计与环境效益研究

内蒙古中西部高铝煤炭资源禀赋突出但资源利用模式单一。从微观企业层面运用循环经济原理,以高铝煤炭为初始原材料,围绕高铝粉煤灰、脱硫石膏、硅钙渣等废弃物资源化和循环利用设计高铝煤炭资源开发循环产业链。在此基础上对某高铝煤炭循环产业链进行实证分析。

高铝煤矸石系低碱混凝土速凝剂的性能研究

利用高铝煤矸石复合铝渣烧制低碱混凝土速凝剂。掺量在2.2%～3.2%之间,掺该种速凝剂净浆和硬化砂浆性能均达到JC 477—2005中一等品要求。其中,掺量为2.4%时,净浆初凝时间为2′03″,终凝时间为4′17″,硬化砂浆1 d抗压强度达到8.4 MPa,28 d抗压强度比达到80.0%。从经济角度综合考虑,最佳掺量为2.4%～2.8%。并随着速凝剂掺量的增加,净浆初凝时间和终凝时间都先减少后增大,1 d抗压强度逐渐增加,28 d抗压强度比逐渐降低。该种高铝煤矸石系混凝土速凝剂是一种低碱速凝剂,pH值为8.2,从造价和使用效果来看,具有相当的市场应用前景。

添加物对高铬耐火材料结构与性能的影响

研究了Al2 O3和ZrO2 对水煤浆加压气化炉用高铬耐火材料结构与性能的影响。结果表明 :Al2 O3能有效提高高铬材料的致密化程度 ;适量的ZrO2 能够明显地改善高铬耐火材料的抗热震性能。颗粒与基质比较紧密的结合 ,粒状和环状(Cr,Al) 2 O3固溶体的共存 ,以及增韧相ZrO2 均匀分布的显微结构特征 ,都是高铬耐火材料具有较好综合性能的内在因素。