[发明专利]一种资源化综合利用固废粉煤灰的方法

说明书

为了解决粉煤灰对环境造成的污染，本发明提供一种资源化综合利用粉煤灰的方法，对粉煤灰进行多级处理，得到飘珠、磁珠、轻质碳酸钙、钛白粉、氢氧化铝、二氧化硅、氢氧化铁、玻璃等产品。包含超声波洗涤磁选流程；高温固相反应流程；二氧化硅分离流程；二氧化钛提取流程；氢氧化铝提取流程；玻璃生产配料流程。

技术领域

在本发明涉及工业固体废弃物处理，属于环保技术领域，尤其涉及一种资源化综合利用粉煤灰的方法。

背景技术

粉煤灰燃煤电厂排出的主要固体废物，近年来已应用于建材、建筑、环保、农业土壤改良等领域,但其附加值较低。从粉煤灰组成上看,主要是铝硅玻璃体或莫来石，其中粉煤灰中Al₂O₃含量在20-50%,范围内。SiO₂的含量通常在23.8~56%、Fe₂O₃的含量在6~35%、碳的含量3~20%，二氧化钛的含量在1~4%，氧化镁的1~4%之间。粉煤灰的物相主要由莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂) 晶相和硅铝酸盐玻璃相组成，其它还有石英（SiO₂)、赤铁矿（Fe₂O₃)、磁铁矿（Fe₃O₄)、刚玉（α-Al₂O₃）TiO₂等，目前我国对粉煤灰的综合利用水平不高，约为60%，主要用于建筑材料和建设工程等领域，如用于生产水泥、制砖、泡沫玻璃、商砼、加气混凝土、陶粒、轻质建材、填充材料等，利用层次比较低。

发明内容

为了解决粉煤灰对环境造成的污染，本发明提供一种资源化综合利用粉煤灰的方法，对粉煤灰进行多级处理，制得碳酸钙(玻璃配料）、氢氧化镁（玻璃配料）、钾钠混合碱（玻璃配料）、碳酸氢钠（玻璃配料）玻璃主料等玻璃原料和飘珠、磁珠、钛白粉、氢氧化铝、二氧化硅、氢氧化铁附加值高的产品，包含超声波洗涤磁选流程；高温固相反应流程；二氧化硅分离流程；二氧化钛提取流程；氢氧化铝提取流程。如说明书附图1所示。

超声波洗涤磁选流程：是粉煤灰加水在超声波的作用下洗涤磁选分离出飘珠、磁珠、碳粉，并溶去游离碱，固液分离分离出固体物洗灰和碱液，碱液与二氧化碳反应，沉淀干燥制得碳酸钙(玻璃配料），上清液多次循环清洗后，其碱液浓度接近结晶浓度时，使用MVR（机械蒸气再压缩）蒸发装置进行蒸发结晶，制得钾钠混合碱(玻璃配料）。蒸发冷凝水用于洗涤磁珠后进入超声波洗涤磁选装置中循环使用，固体物洗灰进入高温固相反应流程。

高温固相反应流程：洗灰化验分析后按硫酸铵过量5%（摩尔比）的比例混合，采用电磁加热方式，加热480至500°C在负压的条件下进行固相反应，生成氨气和少量的三氧化硫气体与混合硫酸盐，氨气和少量的三氧化硫用水（或者硫酸铵溶液）吸收后备用。硫酸盐经过热交换后冷却至常温，进入二氧化硅分离提纯流程。热交换得到的余热，用于干燥产品。

二氧化硅分离提纯流程是将高温固相反应流程的生成物。与水混合后在超声波的作用下快速溶解分离，形成硫酸盐和与二氧化硅固体的混合液，固液分离后得到含少量硫酸钙的二氧化硅固体物，含少量硫酸钙的二氧化硅固体物利用交换余热干燥后制得玻璃原料。含少量硫酸钙的二氧化硅固体物进一步用过量的碳酸氢铵水溶液反复洗涤干燥得到高纯度的二氧化硅。清洗液加入一定的氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液。硫酸铵溶液可用于吸收氨气。分离二氧化硅后的硫酸盐液体进入二氧化钛提取流程。

二氧化钛提取流程：加热硫酸盐液体，水解其中的硫酸钛，经过固液分离后，得到二氧化钛沉淀物，洗涤干燥得到产品二氧化钛，剩下硫酸盐液体的与氨水反应：制得硫酸铵和氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁的固液混合物。固液分离得到硫酸铵溶液和氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁的混合物，硫酸氨溶液使用MVR方式蒸发结晶制得硫酸铵晶体，硫酸铵再返回高温固相反应流程，循环使用。氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁的混合物进入氢氧化铝提取流程。