粉煤灰提取硅和铝的实验方案.doc

试验方案一、 问题提出粉煤灰, 工业固体废物一个。煤燃烧所产生烟气中细灰, 通常是指燃煤电厂从烟道气体中搜集细灰, 又称飞灰、 烟灰, 是燃煤电厂排出关键固体废物。现在, 粉煤灰利用关键集中在建材, 建筑, 农业, 道路等领域。其利用价值低且用量有限。另外, 粉煤灰对生态环境和人体健康都有较大危害性以及其本身含有很多有用金属元素, 如铝、 硅、 铁、 钙等。所以, 综合粉煤灰对环境危害以及中国铝土矿资源短缺现实状况分析, 我们应主动响应国家循环经济发展号召, 有必需对粉煤灰进行高附加值利用, 高效提取粉煤灰中铝与硅。二、 试验假设理论依据, 1、 试验假设: 利用硫酸氢铵水热法提取粉煤灰中Al2O3与SiO2。2、 理论依据: 现在, 从粉煤灰中提取氧化铝经典方法包含碱石灰烧结法和酸浸法等。碱石灰烧结含相关键工业利用潜力, 然而, 这种方法有一定缺点, 如能耗高, 大量废渣和氧化铝提取率不高等。酸浸法能有效分离硅和铝, 但因为高设备要求与高成本, 此方法还没有用于工业实践。而我们此次提出从粉煤灰中提取氧化铝新方法硫酸氢铵水热法, 是将粉煤灰与硫酸氢按磨细后按一定配比混合均匀后水热反应, 粉煤灰中Al2O3 与NH4HSO4反应生成可溶性物质, 而SiO2不发生反应。此时即可实现Al与Si分离。此法水热温度较低, 物料配比少, 其反应体系虽为强酸体系, 但与酸浸法相比设备轻易处理, 能耗低, 对粉煤灰中Al2O3提取效果好。三、 试验目标研究出一个新型简易经济实用科学方法从粉煤灰中提取Al2O3与SiO2。提升粉煤灰附加值利用率。降低环境污染, 减轻中国铝土矿资源短缺现实状况、 四, 试验对象, 方法及手段1、 试验对象: 燃煤电厂工业废渣粉煤灰2、 试验方法: NH4HSO4水热法提取粉煤灰中Al2O3与SiO23、 检测手段: XRD分析（X射线衍射）, SEM图 五、 试验标准 安全, 经济 , 高效。 六、 试验内容 1、 对粉煤灰关键成份Al2O3与SiO2等进行XRD 、 SEM 分析, 确定其关键矿物相。2、 将粉煤灰与NH4HSO4固相磨细混合（其粒径最好小于200目）进行水热反应, 水热温度分别为75、 80、 85、 90、 95、 100 oC ; 水热时间分别为3、 6、 12、 18h; Al2O3与NH4HSO4摩尔比1:61:8. 反应一段时间后, 分离固液相, 用EDTA滴定法和重铬酸钾滴定法测定液相铁和铝, 固相则为SiO2及其它固相。（经过正交试验优化）3、 沉铝和铁。测出铁和铝浓度, 将液相加热2599 oC, 当温度达成一定程度时, 进行沉铝和铁反应, 加入10%NH4HCO3溶液, 搅拌。PH达成4、 5、 6、 7时, 一段时间后（40min）, 沉淀完全, 过滤。滤饼为Fe(OH)3与Al(OH)3混合沉淀。滤液可经过蒸发结晶制备粗品(NH4)2SO4。4、 碱溶解铁。Al(OH)3溶于NaOH溶液中, 而Fe(OH)3不溶。经过计算, 对碱溶解过程进行研究, Al(OH)3与NaOH质量比为1: 11: 5。将氢氧化钠固体溶于250毫升去离子水中, 然后加热, 当温度达成2599 oC且保持稳定时, 加入滤饼, 不停搅拌, 一段时间后（30min）, 反应完全, 过滤, 即可得到NaAl(OH)4溶液。5、 碳酸化分解。将得到NaAl(OH)4溶液加热到2599 oC, 在80 oC, 吹入CO2气体, 其吹入速度为20100毫升/分钟, 同时搅拌, 反应一段时间后, 过滤, 滤饼即为纯净Al(OH)3沉淀。滤液中CaO能够添加苛化碳酸钠溶液, 生成NaOH溶液回收利用, 沉淀则为CaCO3沉淀。6、 Al(OH)3煅烧。在1200 oC左右煅烧2h, 即可得到较为纯净Al2O3产品。7、 在2中还得到了SiO2及其与固相。配置浓度为16.25、 17.5、 18.75%NaOH溶液, 在液固比为1.2: 1、 1.5:1、 1.8:1条件下固相与配好溶液反应, 搅拌, 加热。温度达成90、 110、 130、 150 oC时, 保持稳定, 一段时间（6h）后, 过滤, 滤饼固相为少许不溶物。再将滤液（Na2SiO3溶液）进行碳酸化分解。即可得到较为纯净SiO2产品。其大致步骤图为