粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝残渣资源化利用研究

＊钞晓光

（神华准能资源综合开发有限公司研发中心 内蒙古 010300）

粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝残渣资源化利用研究

＊钞晓光

（神华准能资源综合开发有限公司研发中心 内蒙古 010300）

粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝工艺中产生的主要固体副产物为高硅尾渣，也称白泥，其主要成分为二氧化硅，是一种利用价值极高的资源。本文着重介绍几种资源化再利用的工艺，为工业化研究提供参考和借鉴。

粉煤灰；一步酸溶法；白泥；资源化

1.白泥资源化利用的必要性

粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝工艺中，每使用1吨粉煤灰，就产生约0．4吨的干白泥，粉煤灰的化学组成见表1。伴随着粉煤灰“一步酸溶法”工艺逐渐走向工业化，以100万吨氧化铝/年规模为例，按氧化铝溶出率为85%计算，忽略氧化铝在其他中间工序的损失，所需粉煤灰约235万吨（以粉煤灰中氧化铝含量为50%计算），则产生干白泥约94万吨，故生产氧化铝产品的同时也产生大量白泥。而大量白泥的推存不仅占用土地，而且会造成环境污染，因此，以“减量化、资源化、再利用”为出发点，研究白泥的资源化利用，意义重大。

表1 粉煤灰、白泥化学组成

2.白泥资源化利用的几种工艺

图1 白泥物相测试图

(1)白泥特性及前处理

在研究以白泥为原料制备产品时，首先应从白泥的物性和化学组成出发去考虑工艺的经济性。通过XRD测得白泥中的二氧化硅大部分为无定型，见图1。通过SEM观察，可知经酸浸后，白泥表面疏松多孔，见图2。白泥的化学组成见表1，从表1可以看出，白泥中约77%是二氧化硅，8%是在溶出工序中未被反应的氧化铝，烧失量为11%，大部分由未燃炭组成。因此，在研究白泥资源化利用时，通常都需对白泥进行前处理，根据制备不同产品的工艺要求，大致从三方面进行处理：一是去除未反应的氧化铝；二是去除未燃炭；三是去除其他金属离子杂质。

图2 白泥扫描电镜图

(2)白泥生产建筑玻璃

玻璃已成为21世纪最具时代特点的建筑材料，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能和建筑结构等因数有机统一起来，随着国家建筑行业的迅速发展，玻璃作为建筑材料也越来越受到重视。因此，研究白泥制备建筑玻璃的工艺并能实现工业化生产，将有力促进煤炭资源的循环高效利用。

有关利用高硅含量原料制备玻璃工艺有很多，如使用粉煤灰酸溶后的高硅尾渣经水洗、煅烧后加入MgO、CaO及B2O3，制备铝硅酸盐玻璃，制备的铝硅酸盐玻璃机械性能较强，化学稳定性较好。缪松兰报道了使用三种工业废渣（粉煤灰、高岭土尾砂、瓷石尾砂）制备工艺玻璃，该工艺中，通过加入石英砂、萤石和纯碱等辅助原料，成功制备出具有一定效用的工艺品玻璃，其中工业废渣用量达60～65%。使用高硅原料制备微晶玻璃的报道也很多。

(3)白泥生产白炭黑

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑因其具有质轻、多孔、耐高温、不燃、无味、无嗅、电绝缘性好等优点，被广泛应用于橡胶制品、农业化学品、日用化工制品、胶结剂和造纸填料等产品中，是一种重要的化工原料。

关于制备白炭黑的报道很多，如宋恩玉使用盐酸与煅烧后的高岭土反应，得到的滤渣在加入助剂KCl的条件下与硫酸反应后，滤渣经水洗、干燥和研磨后制得白炭黑。还有采用碱溶液进行白炭黑制备，如伍泽广等人报道了采用NaOH溶液与煅烧后的高岭石中无定型的SiO2反应生成硅酸钠溶液，后经碳化制得白炭黑。采用碱法从煤矸石中制备白炭黑的工艺也有很多。利用粉煤灰制备白炭黑的报道也很多，大致都是利用碱液与粉煤灰中的无定型二氧化硅反应，生成硅酸钠或铝硅酸钠溶液，然后再与盐酸反应并过滤，Al以离子形式留在溶液中，沉淀经进一步处理制得白炭黑。

由于白泥与高岭土、煤矸石和粉煤灰在成份中都有铝和硅，而且白泥中的硅含量远远大于其他三种矿物，因此在制备白炭黑时完全可以参考以上工艺，而且由于白泥的高硅铝比，制备工艺会相对简单。

3.结语

白泥的高硅含量特性决定了其特有的利用价值，研究白泥资源化利用，不仅解决了粉煤灰“一步酸溶法”工艺中的白泥综合利用，还为我国其他含硅矿物资源化利用提供重要的参考作用。此外，白泥还可生产分子筛、防火保温材料、底之聚合物等。

[1]韩建国等．白泥在制备铝硅酸盐玻璃中的用途、铝硅酸盐玻璃及其制备方法[P]．CN 201210589783．2,2012-12-28．

[2]缪松兰．工业废渣粉煤灰、高岭土尾砂和瓷石尾砂在工艺玻璃中的应用研究[J]．玻璃与搪瓷．2001,29(5),21-25．

[3]成岳等．高岭土尾砂微晶玻璃的试验研究[J]．陶瓷学报．1997, 18(1),41-45．

[4]陈国华等．利用高岭土尾矿制备低温烧结微晶玻璃[J]．矿产综合利用．2005,3,38-41．

[5]邓寅生等．用粉煤灰和煤矸石制造双层微晶玻璃的研究[J]．煤炭工程．2006,12,84-87．

[6]孔德顺等．煤系固体废弃物制备白炭黑研究进展[J]．云南化工,2013,40(3),32-34．

[7]宋恩玉．硬质高岭土生产聚合氯化铝和白炭黑[J]．非金属矿,1999,22(3),28-31．

[8]伍泽广等．煤系高岭土制备氧化铝联产白炭黑工艺[J]．湖南科技大学学报,2011,26(4),107-111．

[9]鞠馥阳．用煤矸石生产活性白炭黑的方法[P]．CN1174168,1998-02-25．

[10]贾宝华等．利用煤矸石制备结晶氯化铝、聚合氯化铝、水玻璃、白炭黑和钛白粉[J]．化学世界,1998,(12),632-634．

(责任编辑：牛玉娟)

Study of the Resourcezation Utilization of Aluminium Oxide Residue Extracted by Flyash‘One-step Acid Dissolution Method’

Chao Xiaoguang

（Research and Development Center, Shenhua Energy and Resources Comprehensive Development co., ltd, Inner Mongolia, 010300）

The solid by-product produced from aluminium oxide extraction by fash ‘one-step acid dissolution method’ is high silicon residue, also called white mud, which main component is silicon dioxide, one resource of high utilization value. In this paper, it focuses on introducing the reutilization technologies for several resources so that to provide reference for the industrial study.

fyash；one-step acid dissolution method；white mud；resourcezation

T

A

钞晓光（1984～)，男，神华准能资源综合开发有限公司研发中心；研究方向：固体废弃物资源化利用。