粉煤灰生產煅燒氧化鋁存在較大風險

 

 

 

-最近幾年以來，由粉煤灰生產煅燒氧化鋁受到各界重視，涉及由粉煤灰生產氧化鋁的論文不斷涌現，專利不斷公開。協會、論壇及各種平臺每年都召開涉及粉煤灰綜合利用的所謂學術會議，對由粉煤灰生產氧化鋁的不同工藝進行推介。一些單位也開展由粉煤灰生產氧化鋁的工業實踐活動，盡管這些工業實踐活動的過程并不順利，所獲實際結果與媒體宣傳存在較大差異，但畢竟是對粉煤灰生產氧化鋁技術路線的初步嘗試。對未來粉煤灰的資源化利用提供了必不可少的經驗積累。

 

-綜合分析我國粉煤灰提取氧化鋁技術現狀，總結一個時期以來由粉煤灰生產氧化鋁工業化實踐的經驗與教訓，發現投資由粉煤灰生產氧化鋁建設項目存在重大技術風險，那么所述重大技術風險在哪里呢？現結合國內已報道工藝的介紹進行一些淺要闡述，以期有益于粉煤灰資源化利用研究活動的開展和產業化進程。

 

石灰石燒結法

 

-該法是比較原始的由粉煤灰生產氧化鋁工藝。將粉煤灰與石灰石磨細后按配比混勻，在1300～1400°C下焙燒，使粉煤灰中莫來石相的Si-O-Al鍵得以破壞，并將莫來石和石英轉化為鋁酸鈣（12CaO·7Al2O3）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2），使粉煤灰中的氧化鋁得到活化。

-將燒成熟料以碳酸鈉溶液溶出，鋁酸鈣分解生成鋁酸鈉（NaAlO2）溶液和碳酸鈣沉淀，硅酸鈣則轉化為碳酸鈣沉淀和偏硅酸鈉溶液。經分離制得主要成份為鋁酸鈉，同時含有少量偏硅酸鈉的溶液。將所得鋁酸鈉溶液用氫氧化鈣脫硅，再采用碳分工藝處理鋁酸鈉溶液制得氫氧化鋁，將氫氧化鋁煅燒得煅燒氧化鋁。

-該法的優點是工藝簡單，設備腐蝕性小，耗堿量較小，燒成物無需破碎。缺點是燒結溫度高，能耗高，石灰石消耗量大，煅燒氧化鋁粉溶出率低，僅為70%，此外未能對硅、鐵資源進行綜合利用，CO2和硅鈣渣排放量大，環境負擔沉重。從產出角度看，假定粉煤灰中含氧化鋁50%，溶出率70%，收率90%，每處理一噸粉煤灰產出冶金級氧化鋁320kg，出廠價按3元/kg計，銷售收入960元，生產企業盈利難度大。成本、效益和環保隱患突出。

 

預脫硅－堿灰石燒結法

 

-以堿灰石燒結法為基礎增加了預脫硅工序,是為克服堿灰石燒結法二次廢渣量大等不足而研發的一種新工藝。將粉煤灰與氫氧化鈉溶液混合并調配成漿，然后送二氧化硅溶出工序，使其中的部分二氧化硅與堿反應生成硅酸鈉，再經過濾收得低模數硅酸鈉溶液和脫硅灰濾餅。將大部分低模數硅酸鈉溶液送粗白炭黑制備工序，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劑。

-將低模數硅酸鈉溶液經碳分制得粗白炭黑。分離粗白炭黑后母液及洗水（含碳酸鈉）送苛化工序。將所制得的粗白炭黑于回溶工序與低模數硅酸鈉溶液混合，以溶液中的游離堿與粗白炭黑反應使反溶為硅酸鈉，過濾后獲合格硅酸鈉溶液。

-將合格硅酸鈉溶液送白炭黑制備工序，經碳分制得正品白炭黑，分離白炭黑所得母液及洗水用于石灰消化。將白炭黑于調漿槽中與稀硫酸混合進行酸化處理，再經分離、洗滌、干燥、包裝制得白炭黑。

 

 

硫酸銨焙燒法

 

-硫酸銨燒結法是由粉煤灰中提取煅燒氧化鋁的新工藝。工藝過程: 將粉煤灰和硫酸銨按特定比例混合，混合后在中溫下焙燒。焙燒后用水或稀酸浸溶燒成料，過濾的硫酸鋁溶液。向硫酸鋁溶液中加氨水析出氫氧化鋁沉淀，再用氫氧化鈉將氫氧化鈉沉淀溶解的偏鋁酸鈉溶液。將所得偏鋁酸鈉溶液精制，脫除硅、鐵等雜質后經碳化、分離、洗滌制得氫氧化鋁濾餅，煅燒氫氧化鋁濾餅的煅燒氧化鋁。

-硫酸銨焙燒法的優點在于：硫酸銨和生產中產生的氨氣可循環利用。工藝過程不需添加任何助劑，實現了廢渣減量化，有利于減少廢渣對環境的二次污染。

-另外，硫酸鋁銨為弱酸鹽，對設備及材料腐蝕較輕。不足之處在于：從硫酸鋁銨溶液中去除鐵等雜質較為困難。在對分離氫氧化鋁后含硫酸銨母液進行循環利用時需進行濃縮，耗能較高。同時工藝過程沒有對硅進行綜合利用，渣量仍然較大，對環境有一定的影響。該工藝存在著技術成熟性和環保風險。

 

堿灰石燒結法

 

-是在石灰石燒結法基礎發展起來的一種由粉煤灰生產氧化鋁工藝。將粉煤灰、石灰石和碳酸鈉混合均勻，經高溫焙燒使莫來石的Si-O-Al鍵得以破壞，將莫來石和石英轉化為易溶于水的偏鋁酸鈉（NaAlO2）和難溶的硅酸鈣（2CaO·SiO2）。焙燒熟料經水溶、分離、脫硅、碳分等工序制得氫氧化鋁，再經煅燒得氧化鋁產品。

-與石灰石焙燒法相比，該工藝的優點是所需石灰石較少，能耗相對較低,硅鈣渣排放量有所減少。缺點是生產流程長，燒結工藝條件不穩定；且焙燒反應復雜，氧化鋁溶出率不高，為72.2%。和石灰燒結相比雖然相對降低了硅鈣渣的排放量，但依然不能解決硅鈣渣的產生與排放問題，經計算每生產1T氧化鋁，將排放2～3T硅鈣殘渣，且含堿量大，綜合利用難度高，二次污染嚴重。而且對硅、鐵未能綜合利用。成本高，產出少，生產企業盈利困難。同樣存在著成本、效益風險和環保風險。