高鋁粉煤灰伴生資源清潔循環(huán)利用技術(shù)的構(gòu)建與研究進(jìn)展

李會(huì)泉,張建波,王晨曄,李少鵬,曹紹濤,胡朋朋,朱干宇

(1.中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所綠色過(guò)程與工程中科院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190;2.濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,北京 100190;3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

0 引 言

內(nèi)蒙古中部、山西北部、寧夏東部等地區(qū)是我國(guó)重要的大型煤炭能源基地,其特殊古地理位置使得煤炭中大量伴生勃姆石和高嶺石等富鋁礦物,形成特色高鋁煤炭資源,遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過(guò)1 000億t[1]。高鋁煤炭經(jīng)燃燒發(fā)電產(chǎn)生大量的高鋁粉煤灰(HAFA),年產(chǎn)生量超過(guò)3 000萬(wàn)t,但綜合利用率低于30%,未利用的粉煤灰大量占地堆存造成嚴(yán)重的環(huán)境污染與生態(tài)危害。高鋁粉煤灰中蘊(yùn)含豐富的鋁、硅資源,其中氧化鋁含量高達(dá)40%以上,潛在資源量達(dá)100億t以上[1]。近期研究發(fā)現(xiàn),高鋁粉煤灰中伴生鎵、鋰、稀土等多種煤型-稀有金屬元素[2],如內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)和山西朔州地區(qū)的高鋁粉煤灰中鋰含量分別達(dá)到412×10-6、267×10-6[3],具有開(kāi)采利用價(jià)值。因此,研發(fā)高鋁粉煤灰多種資源大規(guī)模高值化利用新技術(shù)、新途徑,不但為破解大型煤炭能源基地生態(tài)環(huán)境瓶頸問(wèn)題提供重大科技支撐,而且將開(kāi)辟煤炭伴生無(wú)機(jī)組分綜合利用新途徑。

我國(guó)高度重視高鋁粉煤灰多種資源綜合提取與利用,將其列入《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》[4]、《“十三五”節(jié)能環(huán)保發(fā)展產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》[5]。但目前高鋁粉煤灰大規(guī)模消納利用的途徑仍然主要集中于建材建工利用[6-7],不但市場(chǎng)消納量有限,還造成了資源嚴(yán)重浪費(fèi),亟待開(kāi)辟高鋁粉煤灰資源化利用新途徑。針對(duì)高鋁粉煤灰氧化鋁含量高的組成特點(diǎn),“十二五”期間大唐國(guó)際、神華集團(tuán)等國(guó)內(nèi)多家大型企業(yè)、科研院所開(kāi)展了高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)研發(fā),形成了堿法[8]、酸法[9]、氨法[10]、亞熔鹽法[11]等多種工藝路線,并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化實(shí)施,開(kāi)拓了高鋁粉煤灰大規(guī)模資源化利用的新途徑,但總體上仍存在工程實(shí)施難度大、稀有金屬利用率低、綜合經(jīng)濟(jì)效益不突出等問(wèn)題,制約了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣。針對(duì)高鋁粉煤灰富含鋁硅酸鹽非晶相和莫來(lái)石/剛玉晶相的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了協(xié)同利用鋁硅礦物資源替代優(yōu)質(zhì)鋁土礦制備耐火材料、功能陶瓷等鋁硅系礦物復(fù)合材料的研究[12-13],但由于高鋁粉煤灰鋁硅比低、雜質(zhì)含量高,造成工藝過(guò)程外加鋁源填量大,產(chǎn)品低端化,整體經(jīng)濟(jì)性差,鮮見(jiàn)大規(guī)模工業(yè)化報(bào)道。

造成上述問(wèn)題的根本原因,主要在于對(duì)于高鋁粉煤灰特殊礦相結(jié)構(gòu)特征及其有色金屬賦存狀態(tài)缺乏深入的科學(xué)認(rèn)知。高鋁粉煤灰資源特性認(rèn)識(shí)起步于近十年高鋁煤炭的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用,現(xiàn)有研究工作多集中于常規(guī)的物質(zhì)組成、礦相結(jié)構(gòu),對(duì)于其中含量達(dá)到40%以上非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物嵌布,以及鋰、鎵等稀有金屬賦存規(guī)律等缺乏深入研究。同時(shí),高鋁粉煤灰鋁硅比低,多為1左右,是制約其鋁硅資源大規(guī)模高值化利用的核心瓶頸?，F(xiàn)有堿法預(yù)脫硅技術(shù)非晶相二氧化硅脫除率只達(dá)到40%左右,鋁硅比提高有限,難以支撐建立反應(yīng)條件溫和、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)?？尚械母咪X粉煤灰多種資源大規(guī)模高值化利用新工藝。

中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題,深入開(kāi)展了高鋁粉煤灰鋁、硅常量組分以及鋰、鎵稀有金屬在晶相-非晶相中的賦存規(guī)律與礦物結(jié)構(gòu)研究,提出了機(jī)械-化學(xué)場(chǎng)協(xié)同活化-深度脫硅的新思路,通過(guò)礦相定向重構(gòu)與鋁硅可控調(diào)控,將預(yù)脫硅過(guò)程二氧化硅脫除率提高到60%以上,初步建立了溫和活化-深度脫硅新過(guò)程[14-15]?；诖?提出了高鋁粉煤灰深度脫硅-兩步堿溶鋁鋰鎵協(xié)同提取,以及深度脫硅-全量化制備鋁硅礦物復(fù)合材料2項(xiàng)新技術(shù),進(jìn)一步形成了鋁硅鋰鎵伴生資源分質(zhì)利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈接新體系。

本文系統(tǒng)闡述了上述研究工作的總體進(jìn)展,初步評(píng)價(jià)了新技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性,以期為高鋁粉煤灰大規(guī)模高值化利用提供更經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)保安全的技術(shù)途徑。

1 高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅工藝

1.1 高鋁粉煤灰晶相-非晶相結(jié)構(gòu)特征與元素賦存分析

1.1.1 高鋁粉煤灰礦相分布及元素組成

試驗(yàn)所用高鋁粉煤灰來(lái)自內(nèi)蒙古某電廠,其元素組成及主要礦相結(jié)構(gòu)如表1、圖1所示。由表1可知,試驗(yàn)所用高鋁粉煤灰中主要元素為鋁和硅,還有少量的鈣、鐵、鈦等元素及微量的稀散金屬鋰、鎵等。由圖1可知,高鋁粉煤灰主要晶體礦相為莫來(lái)石、剛玉及少量石英,非晶相主要為無(wú)定形二氧化硅。高鋁粉煤灰剖面電鏡如圖2所示?？芍?粉煤灰中莫來(lái)石、剛玉等礦相被非晶態(tài)二氧化硅包裹,這與目前已經(jīng)報(bào)道的相關(guān)研究結(jié)果一致[16]。

表1 高鋁粉煤灰樣品的組成Table 1 Chemical composition of HAFA sample

圖1 高鋁粉煤灰XRD分析Fig.1 XRD pattern of HAFA

圖2 高鋁粉煤灰剖面電鏡Fig.2 Electron micrograph at cross sections of HAFA

1.1.2 高鋁粉煤灰煤型-有色金屬賦存規(guī)律

煤粉爐燃燒與排放過(guò)程中,由于存在高溫急冷過(guò)程,高鋁粉煤灰顆粒形貌呈球形與非球形細(xì)雜彌散分布狀態(tài)(圖3)。由圖3可知,高鋁粉煤灰中鋁硅元素分布區(qū)域相互重合,說(shuō)明亮點(diǎn)處主要是鋁硅酸鹽。根據(jù)其礦相分析,高鋁粉煤灰中鋁硅礦相主要包含莫來(lái)石相、玻璃相(主要為非晶態(tài)二氧化硅和玻璃相鋁硅酸鹽)、剛玉相等,因此可以推斷晶相與非晶相之間相互嵌黏包裹,部分鐵質(zhì)微珠細(xì)雜彌散,且鈣、鐵、鈦雜質(zhì)被復(fù)雜鋁硅酸鹽礦相包裹,導(dǎo)致雜質(zhì)脫除較為困難。鋰在高鋁粉煤灰晶相、非晶相中的分布如圖4所示。由圖4可知,鋰元素主要富集于非晶相鋁硅酸鹽中,而在莫來(lái)石-剛玉相中含量極低,因此,晶相與非晶相的深度分離是鋰元素富集分離的關(guān)鍵。

圖3 高鋁粉煤形貌及元素分布Fig.3 Morphology and distribution of different elements in HAFA

圖4 鋰在高鋁粉煤灰晶相、非晶相中的分布Fig.4 Distribution of Li in the crystalline and amorphous phase of HAFA

1.2 高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅技術(shù)

研究團(tuán)隊(duì)前期基礎(chǔ)研究工作表明,非晶相中活性鋁對(duì)非晶相的深度剝離起阻礙作用[14-15,17],主要體現(xiàn)在以下方面：在堿性體系下,非晶相中的鋁元素會(huì)伴生二氧化硅共同進(jìn)入液相,在 Na+、OH-、共同存在下極易發(fā)生副反應(yīng)生成類沸石相包裹在顆粒表面阻礙堿介質(zhì)進(jìn)入孔道內(nèi)部;非晶相中活性鋁主要與硅氧四面體中的硅氧鍵以共價(jià)鍵形式存在,降低了周圍硅氧反應(yīng)活性,阻礙其深度剝離?；诖?提出了高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅思路[18],開(kāi)展了協(xié)同活化過(guò)程復(fù)雜鋁硅配位結(jié)構(gòu)定向調(diào)控基礎(chǔ)研究[19],建立了高鋁粉煤灰機(jī)械/化學(xué)協(xié)同活化-深度脫硅模型如圖5所示(A—B：機(jī)械活化,B—C：酸活化(化學(xué)活化),D：酸活化粉煤灰,D—E：脫硅過(guò)程)。B—C、D—E反應(yīng)方程式為

圖5 高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅機(jī)理Fig.5 Mechanism of synergistic activation-deepdesilication of HAFA

由圖5可知,A高鋁粉煤灰中莫來(lái)石相與雜質(zhì)主要被非晶相鋁硅酸鹽包裹,這種復(fù)雜的礦相結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了非晶相二氧化硅和雜質(zhì)反應(yīng)活性較低。B經(jīng)過(guò)機(jī)械活化過(guò)程后,大量雜質(zhì)與非晶相硅暴露,增加顆粒比表面積,從而提高其反應(yīng)活性;進(jìn)一步通過(guò)化學(xué)活化(酸活化)處理后(C),顆粒表面和孔道內(nèi)部雜質(zhì)及非晶相硅氧四面體周圍的活性鋁被質(zhì)子酸強(qiáng)化分解,大量非晶相硅氧活性位暴露,提高其反應(yīng)活性,反應(yīng)過(guò)程見(jiàn)式(1)。D—E中活化粉煤灰經(jīng)稀堿處理后,非晶相中硅氧四面體極易被破壞形成硅酸根離子進(jìn)入液相。

高鋁粉煤灰中復(fù)雜的礦相包裹結(jié)構(gòu)和鋁硅配位結(jié)構(gòu)是影響非晶相二氧化硅反應(yīng)活性的關(guān)鍵,通過(guò)機(jī)械化學(xué)協(xié)同活化處理后鋁硅配位結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,其29Si MAS NMR譜圖如圖6所示。

圖6 不同處理高鋁粉煤灰的29Si MAS NMR譜圖Fig.6 29Si MAS NMR spectra of different treated HAFA

由圖6可知,-87處是Q4(4Al)峰位,為穩(wěn)定的莫來(lái)石相(3Al2O3·2SiO2)鋁氧硅配位結(jié)構(gòu)。-79、-93、-96和-108峰位分別是 Q2(1Al),Q4(2Al)、Q4(3Al)和Q4(0Al)配位結(jié)構(gòu),屬于非晶相中不同結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽礦相。經(jīng)過(guò)機(jī)械活化后,顆粒空間結(jié)構(gòu)破壞,Q4(3Al)含量由28.7%降為13.7%,進(jìn)一步酸活化處理,非晶相中活性鋁組分浸出,促進(jìn)Si—O—/Si—O—Si結(jié)構(gòu)暴露,其反應(yīng)活性是原始粉煤灰的8倍多。

針對(duì)活化粉煤灰深度脫硅過(guò)程進(jìn)行工藝優(yōu)化,在最優(yōu)工藝條件下(反應(yīng)溫度95℃,液固比5∶1,NaOH質(zhì)量濃度240 g/L,攪拌速度300 r/min,反應(yīng)時(shí)間90 min),非晶相二氧化硅脫除率超過(guò)50%。脫硅率隨時(shí)間變化如圖7所示,粉煤灰孔徑分布及比表面積變化如圖8所示(V為孔容,d為孔徑)。

圖7 脫硅率隨時(shí)間變化Fig.7 Desilication efficiencies at various times

圖8 粉煤灰孔徑分布及比表面積變化Fig.8 Changes in pore size distribution and specific surface area of HAFA

由圖7、8可知,反應(yīng)時(shí)間小于60 min時(shí),脫硅率隨時(shí)間延長(zhǎng)明顯提高;反應(yīng)時(shí)間在60～90 min時(shí),脫硅率變化不明顯,維持在52% ～55%,此時(shí)30～40 nm介孔孔道打開(kāi),顆粒比表面積由9.971 m2/g 提高至26.1 m2/g。

3 深度脫硅與產(chǎn)品礦相重構(gòu)耦合調(diào)控技術(shù)

3.1 莫來(lái)石耐火材料物性調(diào)控與制備

前期協(xié)同活化-深度脫硅工藝實(shí)現(xiàn)了非晶相二氧化硅及雜質(zhì)的深度脫除[18],氧化鋁含量高達(dá)70%,鋁硅比約為2.8,雜質(zhì)含量低于1%。利用莫來(lái)石含量高的特點(diǎn),開(kāi)展了制備莫來(lái)石類耐火材料的研究工作。脫硅粉煤灰晶相莫來(lái)石晶粒發(fā)育不完善,難以直接材料化應(yīng)用。針對(duì)上述問(wèn)題,通過(guò)高溫?zé)Y(jié),考察了不同含水率、成型壓力、焙燒溫度、時(shí)間對(duì)鋁硅復(fù)合材料性能及形貌的影響,確定了最佳條件為：成形圧力 168 MPa、含水率 8%、焙燒溫度1 650℃、焙燒時(shí)間2 h,得到的莫來(lái)石產(chǎn)品氧化鋁含量高于70%,體積密度可達(dá)2.85 g/cm3,顯氣孔率控制在0.5%以下,產(chǎn)品系列指標(biāo)見(jiàn)表2。由表2可知,莫來(lái)石產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求。

表2 莫來(lái)石產(chǎn)品性能及冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Performances of mullite and metallurgical industry standard

脫硅粉煤灰及焙燒粉煤灰顆粒微觀形貌變化如圖9所示,由圖9(a)可知,經(jīng)協(xié)同活化-深度脫硅處理后,玻璃相基本完全被剝離,莫來(lái)石晶粒暴露,尺寸約為200 nm,晶體發(fā)育不完善;經(jīng)過(guò)高溫焙燒后,晶粒逐漸生長(zhǎng)成棒狀莫來(lái)石,晶體尺寸大于10 μm(圖9(b)),此時(shí)晶體發(fā)育完善,形成了強(qiáng)度較高的空間骨架,提高了鋁硅復(fù)合材料整體強(qiáng)度[15]。

圖9 脫硅粉煤灰及焙燒莫來(lái)石的掃描電鏡Fig.9 Scanning electron micrograph of HAFA and mullite

3.2 高鋁粉煤灰鋁硅協(xié)同利用新工藝經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

基于上述研究,本文提出高鋁粉煤灰深度脫硅-全量化制備鋁硅礦物復(fù)合材料工藝路線(圖10)。根據(jù)高鋁粉煤灰的礦相特點(diǎn),通過(guò)高溫相轉(zhuǎn)變、循環(huán)活化液聚合調(diào)控、脫硅液苛化低溫晶型轉(zhuǎn)變技術(shù),解決了莫來(lái)石晶種發(fā)育不完善、活化液離子濃度低、硅基材料物性不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題,形成了莫來(lái)石、環(huán)保材料、硅酸鈣3種產(chǎn)品。絮凝劑產(chǎn)品鋁離子濃度可達(dá)11%,鹽基度控制在70%左右;硅酸鈣產(chǎn)品鈉含量降低至1%以下,含水率降低至60%以下;莫來(lái)石體積密度可達(dá)2.85 g/cm3,顯氣孔率低于1%。上述3種產(chǎn)品指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求。

圖10 高鋁粉煤灰制備鋁硅復(fù)合材料多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)路線Fig.10 Multi production technology route for preparation of Al-Si composite from HAFA

本技術(shù)在內(nèi)蒙古建成了高鋁粉煤灰深度脫硅制備莫來(lái)石多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)3 000 t/a工程示范線(圖11),得到批量合格產(chǎn)品,噸莫來(lái)石利稅可達(dá)1 800元(表3),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖11 3 000 t/a示范工程生產(chǎn)線Fig.11 Engineering demonstration line of 3 000 t/a

表3 初步經(jīng)濟(jì)效益分析Table 3 Analysis of preliminary economic benefits

4 深度脫硅-兩步堿溶鋁鋰鎵協(xié)同提取工藝

4.1 深度脫硅-兩步堿溶氧化鋁提取工藝

針對(duì)深度脫硅粉煤灰的高鋁硅比特點(diǎn),結(jié)合團(tuán)隊(duì)前期在高鋁粉煤灰提取氧化鋁方面的研究積累,提出了深度脫硅粉煤灰,兩步堿溶提取氧化鋁技術(shù)(圖12)[20-21],開(kāi)展了兩步堿水熱工藝條件優(yōu)化研究(圖13)。第1步借鑒拜耳法工藝,在較為溫和堿水熱過(guò)程條件下,實(shí)現(xiàn)脫硅粉煤灰中50% ～75%氧化鋁提取(圖13(a));第2步采用亞熔鹽法實(shí)現(xiàn)剩余氧化鋁的提取(圖13(b))。結(jié)果表明：兩步堿水熱過(guò)程總氧化鋁提取率為94.9%,苛性比為7.2,與一步堿水熱相比(苛性比11.5)大幅降低,氧化鋁溶出過(guò)程和鋁酸鈉晶種分解過(guò)程中NaOH和Na2O的循環(huán)量分別比一步堿水熱過(guò)程降低35.4%和47.2%。預(yù)脫硅-兩步堿溶水熱過(guò)程提取氧化鋁技術(shù)解決了一步堿溶水熱過(guò)程苛性比高、NaOH循環(huán)量大等問(wèn)題,首次將氧化鋁行業(yè)主流技術(shù)拜耳法引入高鋁粉煤灰提取過(guò)程,具有良好的應(yīng)用前景。

圖12 預(yù)脫硅-兩步堿溶提取氧化鋁工藝流程Fig.12 Schematic diagram of pre-desilication-two-stepalkaline dissolution process

圖13 兩步堿溶工藝優(yōu)化Fig.13 Optimization of two-step-alkaline dissolution

4.2 深度脫硅-兩步堿溶氧化鋁提取新工藝經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

根據(jù)前期鋁硅鋰鎵賦存特點(diǎn)和深度脫硅技術(shù),結(jié)合深度脫硅-兩步堿溶氧化鋁提取技術(shù),開(kāi)展了脫硅液鋰硅定向高效分離及產(chǎn)品改性、種分母液鋁鎵定向分離及產(chǎn)品高值轉(zhuǎn)化等研究(圖14),解決了高堿體系鋰鎵元素難以高效富集、吸附材料溶損率高等問(wèn)題,初步形成氧化鋁、金屬鎵、碳酸鋰3種金屬產(chǎn)品：①深度脫硅后,脫硅液中鋰離子濃度可達(dá)100×10-6以上,具有較高提取價(jià)值,通過(guò)吸附分離得到富鋰溶液,進(jìn)一步碳酸化精制得到碳酸鋰產(chǎn)品,碳酸鋰純度超過(guò)99%;②深度脫硅粉體經(jīng)過(guò)兩步堿溶處理后,莫來(lái)石相完全分解,得到種分前液鎵濃度可達(dá)100×10-6,經(jīng)過(guò)吸附分離-電解可得到金屬鎵產(chǎn)品,純度高達(dá)99.9999%以上;③吸附分離后得到的種分液體進(jìn)一步通過(guò)結(jié)晶調(diào)控到氫氧化鋁產(chǎn)品,經(jīng)煅燒后可制備得到冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。

圖14 高鋁粉煤灰鋁鋰鎵協(xié)同提取技術(shù)路線Fig.14 Schematic diagram of co-extraction of Al,Li and Ga from HAFA

針對(duì)上述工藝,已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模百噸級(jí)擴(kuò)大試驗(yàn),初步經(jīng)濟(jì)性分析見(jiàn)表4。由表4可知,噸氧化鋁能耗22～25 GJ,相比目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)工藝,能耗大幅降低,以年產(chǎn)氧化鋁20萬(wàn)t為例,可聯(lián)產(chǎn)40 t金屬鋰,10 t金屬鎵,噸氧化鋁利稅可達(dá)1 541元,具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

表4 初步經(jīng)濟(jì)效益分析Table 4 Analysis of preliminary economic benefits

5 高鋁粉煤灰分質(zhì)利用多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系構(gòu)建

本文基于高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深入脫硅技術(shù),提出的兩步堿溶鋁鋰鎵協(xié)同利用技術(shù),以及全量化制備鋁硅系礦物復(fù)合材料技術(shù),可根據(jù)粉煤灰產(chǎn)地、組成以及市場(chǎng)情況進(jìn)行整體化集成設(shè)計(jì),形成不同產(chǎn)品體系和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈接體系(圖15),從而建立煤電-化工-有色-材料-新能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)新模式,實(shí)現(xiàn)多行業(yè)多種廢物的材料化協(xié)同利用,開(kāi)辟高鋁粉煤灰大規(guī)模高值化利用的新途徑。

圖15 高鋁煤炭有機(jī)/無(wú)機(jī)組分循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈接Fig.15 Industrial linkage map of circular economy of organic compounds/inorganic compounds in high-alumina coal

6 結(jié) 論

1)針對(duì)高鋁粉煤灰大規(guī)模高值化利用技術(shù)需求,耦合其元素組成與礦相結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅新技術(shù),脫硅效率達(dá)到60%,雜質(zhì)脫除率高達(dá)80%以上,從源頭上解決了高鋁粉煤灰大規(guī)模高值化利用的瓶頸問(wèn)題。

2)基于該技術(shù)研發(fā)了深度脫硅-全量化制備鋁硅礦物復(fù)合材料、深度脫硅-兩步堿溶鋁鋰鎵協(xié)同提取2項(xiàng)新技術(shù),制備所得耐火材料體積密度大于2.85 g/cm3,硅酸鈣產(chǎn)品鈉含量低于1%,為高鋁粉煤灰開(kāi)拓了高值復(fù)合材料利用新途徑;提取氧化鋁技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋁鋰鎵協(xié)同提取,氧化鋁提取率達(dá)到90%以上,鋰鎵提取效率達(dá)到70%,運(yùn)行成本大幅度降低,有望成為新一代高鋁粉煤灰提取氧化鋁新工藝。

3)基于高鋁粉煤灰協(xié)同活化-深度脫硅技術(shù),提出的兩步堿溶鋁鋰鎵協(xié)同利用技術(shù),以及全量化制備鋁硅系礦物復(fù)合材料技術(shù),可根據(jù)粉煤灰產(chǎn)地、組成以及市場(chǎng)情況進(jìn)行整體化集成設(shè)計(jì),形成不同產(chǎn)品體系和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈接體系,建立煤電-化工-有色-材料-新能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)新模式,為高鋁粉煤灰大規(guī)模高值化利用建立新途徑。

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