[发明专利]粉煤灰中氧化铝的富集方法及固体白炭黑的制备方法

说明书

一种粉煤灰中氧化铝的富集方法及固体白炭黑的制备方法，其中富集方法包括以下步骤：将粉煤灰与含氟添加剂充分混合，制备成生料；将生料焙烧，得到高铝硅比的熟料、气态含硅副产物和尾气，收集气态含硅副产物和尾气，即完成粉煤灰中氧化铝的富集。因此本公开将粉煤灰与含氟添加剂按一定比例充分混合后进行焙烧，以含氟添加剂作为活化介质，不仅能够与无定形二氧化硅反应，还可以破坏莫来石中的Al‑O‑Si键，因此能够同时脱去莫来石中的硅，本公开的粉煤灰中氧化铝的富集方法富集程度高，脱硅率高，完成后铝硅比可大幅提高至8以上，因此经此方法富集后的粉煤灰可作为高品位铝土矿原料使用。

技术领域

本发明属于粉煤灰资源化利用领域，更具体地涉及一种粉煤灰中氧化铝的富集方法及固体白炭黑的制备方法。

背景技术

粉煤灰是一种燃煤固体废弃物，目前已成为我国工业固废物的最大单一污染源，大量粉煤灰的排放和堆存对环境和人体危害严重，资源化的利用粉煤灰意义巨大。不同产地的粉煤灰，元素含量差异大；如在我国的内蒙古中西部和山西北部等煤电区域发现了一种主要由莫来石、刚玉和无定形二氧化硅组成的、Al₂O₃含量可高达50％的高铝粉煤灰，其Al₂O₃含量相当于中等品位的铝土矿中的氧化铝含量。然而，高铝粉煤灰矿相成分中二氧化硅含量也达到40％，即铝硅比低，无法作为拜耳法提取氧化铝的原料。因此，为解决高铝粉煤灰高值化利用的难题，高铝粉煤灰应用前通常预先脱除其中的二氧化硅来提高粉煤灰铝硅比，得到的高铝硅比产物可作为替代铝土矿的提铝原料。

近几年，相关研究人员针对高铝粉煤灰常压碱液预脱硅过程进行了大量的研究工作，研究结果显示高铝粉煤灰主要由莫来石、刚玉和无定形二氧化硅组成，在常压碱液预脱硅过程中，碱溶液仅与无定形二氧化硅反应，莫来石、刚玉不参与反应，因此结构稳定的莫来石中的硅组分不能得到去除，其主要原因是莫来石中的Al-O-Si键稳定，活化能高，常规碱溶脱硅不能够破坏Al-O-Si键，因此，此方法脱硅率有限，高铝粉煤灰铝硅比提高幅度小，脱硅后粉煤灰的铝硅比最高仅为2.5，缩小了其应用范围。为了提高粉煤灰高附加值资源化效率，迫切需要研发出一种能够高效有效去除高铝粉煤灰中二氧化硅的方法。

发明内容

基于以上问题，本公开的主要目的在于提出一种粉煤灰中氧化铝的富集方法及固体白炭黑的制备方法，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，本公开提出一种粉煤灰中氧化铝的富集方法，包括以下步骤：

步骤1、将粉煤灰与含氟添加剂按一定比例充分混合，制备成生料；

步骤2、将生料焙烧，得到高铝硅比的熟料、气态含硅副产物和尾气，收集气态含硅副产物和尾气，完成粉煤灰中氧化铝的富集。

在本公开的一些实施例中，上述步骤1中，粉煤灰与含氟添加剂的混合比例满足条件：粉煤灰中二氧化硅与含氟添加剂的摩尔比为1∶3～1∶8，优选为1∶4～1∶6.5。

在本公开的一些实施例中，上述步骤1中，所用的含氟添加剂包括氟化铵、氟化氢铵、四氟化氙、四氟化碲的任意组合。

在本公开的一些实施例中，上述步骤2中，焙烧温度为500℃～900℃；优选为650℃～800℃；焙烧时间为20min～120min，优选为30min～90min。

为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，本公开提出一种固体白炭黑的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将粉煤灰与含氟添加剂按一定比例充分混合，制备成生料；

步骤2、将生料焙烧，得到高铝硅比的熟料、气态含硅副产物和尾气；

步骤3、气态含硅副产物冷凝得到固态含硅副产物，尾气被水吸收得到吸收液；