[发明专利]一种熔盐电解综合回收粉煤灰中金属资源的系统及方法

说明书

本发明公开了一种熔盐电解综合回收粉煤灰中金属资源的系统及方法，方法具体为将粉煤灰焙烧进行脱碳处理；将除碳的粉煤灰进行球磨，得到粒径分布均匀的粉煤灰；再将粒径分布均匀的粉煤灰压制成型原料作为阴极并置于电解质中，在无氧条件下进行电解反应；电解反应温度为550℃～900℃；电解反应结束后，将阴极反应产物提出并在惰性气氛下冷却至室温，将冷却后的反应产物清洗后得到硅铝基合金；本方法能实现粉煤灰中金属资源的一步高效综合回收利用；方法过程简单，且以碱金属或碱土金属氯化物为熔盐，相比于冰晶石体系，熔盐体系毒性及腐蚀性均大幅降低，反应温度较低，能耗低，所述系统只需按照物料流向进行配置，无强制连接关系，更加灵活。

技术领域

本发明属于粉煤灰资源化利用领域，具体涉及一种熔盐电解综合回收粉煤灰中金属资源的系统及方法。

背景技术

粉煤灰是煤中无机矿物质灼烧后的氧化物和硅酸盐矿物组成的混合物，是燃煤电厂产生的一种主要固体废弃物。发电量的逐年增加，煤炭作为主体消耗能源将不可避免的导致粉煤灰的堆积量大量增加，粉煤灰的堆积将占据大量农田，造成土地资源的极大浪费，同时严重污染土壤及水体，所含的重金属元素也会对人体健康造成极大危害。因此，发展粉煤灰的无害化处理及资源化利用技术极为迫切。

目前针对粉煤灰的利用技术主要包括制造建筑材料(水泥、混凝土等)、合成多孔材料和提取金属等。粉煤灰直接用于制造建筑材料存在附加值低，所含有用元素并不能被充分利用的问题。利用粉煤灰合成的多孔材料如沸石、多孔水化硅酸钙等虽然在污染物处理及催化剂载体方面有一定应用，但总体用量较小。粉煤灰的主要成分为各种氧化物、未燃尽的碳和微量元素，氧化物主要由Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO和TiO₂等组成，其中Al₂O₃和SiO₂含量最高。金属元素Al、Si、Fe等在经济建设及日常生活中广泛使用，因此将粉煤灰中金属元素进行有效回收对于粉煤灰的高附加值利用具有重要意义。

目前对于粉煤灰中金属资源的回收利用研究主要集中在氧化铝的提取技术方面，主要有石灰石烧结法、碱熔法、酸溶法、酸碱联合法、硫酸铵法等工艺。上述工艺虽可实现铝资源的有效回收，但并未对所含其他金属资源如Si、Fe、Ti等进行充分回收利用。CN103526234公开了一种熔盐电解法处理粉煤灰回收Al、Si、Ti和Fe资源的系统，但所采用熔盐为氟化盐，具有较强的毒性和腐蚀性，此外，反应温度在900℃以上，导致反应能耗较高。因此，发展一种绿色低能耗的金属资源综合回收工艺系统对于加速粉煤灰的资源化利用具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种熔盐电解综合回收粉煤灰中金属资源的系统及方法，实现粉煤灰中金属资源的一步高效综合回收利用；方法过程简单，相比于冰晶石体系，熔盐体系毒性及腐蚀性均大幅降低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种熔盐电解综合回收粉煤灰中金属资源的方法，将粉煤灰焙烧进行脱碳处理，得到除碳的粉煤灰；

将除碳的粉煤灰进行球磨，得到粒径分布均匀的粉煤灰；

将所述粒径分布均匀的粉煤灰压制成型；

将压制成型原料作为阴极并置于电解质中，在无氧条件下进行电解反应；电解反应温度为550℃～900℃；

电解反应结束后，将阴极反应产物提出并在惰性气氛下冷却至室温，将冷却后的反应产物清洗后得到硅铝基合金。

所述脱碳粉煤灰中添加氧化铝或氧化硅。

将电解质以设定的升温速率加热至100～300℃保温，电解前抽真空，然后在惰性气体保护气氛下电解。

电解质为氯化钙、氯化锂、氯化镁、氯化钠、氯化钾和氯化钡中的一种或两种。