PDF《矿产综合利用》

第4期2010年8月 矿产综合利用 Multipurpose Utilization of Mineral Resources No.

4 Aug.2010 球}}泞狰狞粹挣}抖持墩 秘燃0 鹄制'}{书""抖州槲 碱溶粉煤灰提硅工艺条件的优化 王佳东,申晓毅,翟玉春 (东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004) 摘要:采用正交实验对碱溶粉煤灰提取二氧化硅的最佳工艺条件进行了优化,结果表明:碱溶粉煤灰提取硅的 条件为:反应温度130.C、NaOH初始浓度17.5mol/L、液固比1.5:

1、反应时间6nfin.在此条件下,过200目筛的粉 煤灰提硅率可达75.65%,提硅渣中的铝硅比达到3. 关键词:粉煤灰;

氧化硅;

正交实验 中图分类号:X77文献标识码:A文章编号:1000-6532(2010)04-0042-03 粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物,仅2007 年我国粉煤灰排放量就达3亿吨且排放量逐年增 加.粉煤灰的排放既占用土地,又污染环境,还会危 及生物及人类的身体健康….粉煤灰主要成分为 A1:03和Si02,二者总含量可达90%以上,其余为氧 化铁、氧化钙,有的还有锗、钒等有价元素.目前粉 煤灰的利用主要集中在建材、筑路、筑坝、工程回填 等,利用价值极低幅】.因此,综合利用粉煤灰,提取 其中氧化铝、二氧化硅等有价物质,既可制备高附加 值产品,又减少环境污染.目前,从粉煤灰提取氧化 硅的方法主要有碳酸钠碱熔法∞.1和氢氧化钠碱熔 法[63和低温氢氧化钠碱溶法[7】.但碱熔法存在能 耗大、液固比大、SiO:溶出率较低等弊端.为此,本 文通过常压下提高碱浓度、降低液固比、提高反应温 度来改进碱溶法,并采用正交实验对碱溶工艺进行 了优化,得到了较好的结果. l 实验1.1原料及设备 实验原料:粉煤灰,采自山西某电厂,其化学成 分及物相表征分别见表l、图l.NaOH(AR),C02 (瓶装),蒸馏水. 实验设备:1000mL四口烧瓶,2NHW一1000mL 加热套加热(控制精度±IT),搅拌器,冷凝管,布 式漏斗,抽滤机. 表1 山西某电厂粉煤灰的化学成分分析/% A1203 Si02 Fe203 CaO Ti02 MgO MnO 42.8 48.05 2.79 3.35 1.3l 0.35 0.019 图1粉煤灰的XRD衍射图谱 1.2买验方法 将粉煤灰与一定浓度的苛性碱液按一定比例加 入四口烧瓶中,用加热套加热,并控制温度.碱浸一 段时间后向其中加入一定量配好浓度的氢氧化钠溶 液稀释,将产物过滤分离,所得溶液即为硅酸钠溶 液,渣主要为AI:0,和未浸出的SiO:等.将硅酸钠 溶液进行分步碳分得白色固体.经过滤、洗涤、干燥,即得二氧化硅粉体. 收稿日期:2009.12-439;

改回日期:20104)1-22 作者简介:王佳东(1979一),博士研究生,主要从事复杂资源高附加值利用研究. 万方数据 第4期 王佳东等:碱溶粉煤灰提硅工艺条件的优化 ・43・ 2结果与讨论 2.3 2.1正交实验设计 影响碱溶粉煤灰提取二氧化硅的因素主要有粉 煤灰粒度、反应温度、NaOH初始浓度、液固比、反应 时间和搅拌强度等.单因素实验结果表明,搅拌强 度对SiO:的溶出率几乎没有影响,而粉煤灰的粒度 对SiO:溶出率影响很大.但粒度达一200目以上 时,溶出率变化不大.因此,正交实验中固定粉煤灰 粒度为过200目筛,把NaOH初始浓度、液固比、反 应时间、反应温度作为考察因素(如表2所示),采 用正交表L9(34)进行实验. 2.2正交实验结果 正交实验结果及极差分析见表3.由表3可知,在各因素选定的范围内,影响提取率的因素强弱 顺序为:反应温度>液固比>NaOH初始浓度>反 应时间.碱溶粉煤灰提取硅的最佳条件为:反应温 度130℃、NaOH初始浓度17.5mol/L、液固比1.5: