煤矸石中硅鋁碳元素綜合利用的研究.pdf

1、煤矸石是我國排放量最大固體廢棄物之一,根據(jù)其成分,選擇適合的工藝,提取利用煤矸石中的氧化鋁、二氧化硅、固定碳是其高值化利用的重要方式。本文以郭莊、賈家溝、瑞通煤矸石為原料研究不同工藝下各煤矸石的資源利用率,通過對干法工藝、濕法工藝進(jìn)行研究比較,選擇出適宜工藝,并進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)煤矸石二次酸浸提鋁—干法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑工藝,研究主要工藝條件:780℃活化2h,107℃酸浸2h(兩次),14

2、00℃熔融反應(yīng)3h,200℃水熱反應(yīng)2h,90℃反碳分應(yīng)3~5h。郭莊、賈家溝、瑞通煤矸石的鋁提取率分別為75.8％、85.6%、80.2%,硅提取率為66.4%、68.8%、68.3%。針對干法工藝提取率低、能耗高的問題,本實(shí)驗(yàn)對酸浸渣干法制硅酸鈉工藝進(jìn)行改進(jìn):降低反應(yīng)溫度至800℃,并在酸浸渣中添加二氧化硅降低其雜質(zhì)含量(控制氧化鋁含量小于5%),此條件下郭莊、賈家溝、瑞通煤矸石的硅提取率分別提高到73.5%、74.7%、74.1%

3、。
　　(2)煤矸石厭氧熱活化—濕法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑工藝,主要工藝條件:電阻爐780℃活化2h,酸浸裝置107℃酸浸2h(兩次),高壓反應(yīng)釜200℃反應(yīng)5h,碳分裝置90℃反應(yīng)3~5h。郭莊、賈家溝、瑞通煤矸石的鋁提取率分別為78.6%、87.9%、84.6%,硅提取率為79.5%、80.1%、80.3%,堿浸渣的灰分分別為69.8%、46.5%、20.1%,其表明固定碳富集程度較高。
　　(3)煤矸石高溫高壓酸浸—

4、濕法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑的工藝,主要工藝條件:均相反應(yīng)器200℃酸浸2h,高壓反應(yīng)釜200℃反應(yīng)5h,碳分裝置90℃反應(yīng)3~5h。郭莊、賈家溝、瑞通煤矸石的鋁提取率分別為90.2%、88.2%、91.3%,硅提取率為81.0%、80.6%、81.5%,堿浸渣的灰分分別為66.3%、40.6%、12.7%,固定碳富集程度高。
　　(4)工藝比較設(shè)計(jì):煤矸石高溫高壓酸浸—濕法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑的工藝最簡單,鋁硅提取率最高,固

5、定碳富集率最高,能耗最低,但對設(shè)備要求高;煤矸石二次酸浸提鋁—干法制硅酸鈉—碳分制白炭黑工藝的鋁硅提取率較其他兩個(gè)工藝低,且能耗最高,低溫熔融和復(fù)配二氧化硅技術(shù)可以從一定程度上降低其能耗,并提高其硅鋁提取率,該工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、設(shè)備簡單;厭氧熱活化—濕法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑的工藝介于上述兩者工藝之間,具有較高的鋁硅提取率,且設(shè)備要求不高,能耗較低,適用性較廣。綜上所述,確定煤矸石高溫高壓酸浸—濕法制硅酸鈉—碳分法制白炭黑的工藝為