石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺条件

为获得石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺的优化条件,对该工艺钒浸出率的影响因素进行了实验研究.结果表明,二次焙烧温度、二次焙烧时间、熟料粒径、酸浸温度、硫酸浓度5种因素对钒浸出率的影响较大,酸浸液固体积质量比、酸浸时间的影响较小.最佳工艺条件为:二次焙烧温度850℃,二次焙烧时间1h,熟料粒径180μm以下,常温(18℃)酸浸,硫酸浓度0.36mol/L,液固比2~2.5mL/g,浸出时间0.25h.在此条件下,石煤灰渣钒浸出率可达81%以上.     

抚顺油页岩热解残渣浸出Al_2O_3、Fe_2O_3实验研究

为有效利用抚顺油页岩热解残渣中较高的硅含量,对残渣进行除杂,浸出其中Al_2O_3、Fe_2O_3等。通过对残渣煅烧活化、酸浸反应来提纯SiO_2,研究了反应中各因素对浸出率的影响并进行正交优化实验。结果表明,对浸出率影响最大的因素是酸浸时间,并得到最优工艺条件为:煅烧温度800℃,煅烧时间180 min,酸浸温度95℃,酸浸时间120 min,硫酸浓度40%,液固比8∶1 mL/g。在此最优工艺条件下,Al_2O_3、Fe_2O_3浸出率分别达到80.71%和85.10%。滤渣通过灰成分分析测定其SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3的含量分别为90.30%,4.05%,1.19%,且经XRD分析发现滤渣中只有石英的衍射峰,其成分以晶态二氧化硅为主。     

粉煤灰活化法提取高纯硅、铝的工艺研究

以粉煤灰为原料,探讨了粉煤灰中硅铝同提的提取工艺,通过试验得出了焙烧活化和酸浸的最佳工艺条件。试验结果表明,最佳焙烧时间2h,焙烧温度为900℃,酸浸时浸出温度为200℃,硫酸浓度16mol/L,液固比为0.9:1,粉煤灰硅铝平均提取率可达到82.38%以上,表明该工艺从粉煤灰提取硅铝具有较好的效果,为粉煤灰综合提取多种元素设计了一套切实可行的工艺路线。     

高铁低铝煤矸石酸浸提铝及其动力学

以高铁低铝煤矸石为原料,研究了酸浸提铝的工艺,考察了硫酸浓度、酸浸温度、酸浸时间以及液固比对酸浸提铝的影响,并对氧化铝的酸浸出过程进行了动力学分析,结果表明,最适宜浸出条件为:酸浓度65%,硫酸浸温度125℃,酸浸时间4 h,液固比3∶1,在此条件下氧化铝的浸出率为88. 86%。硫酸浸取煤矸石中氧化铝的化学反应符合粒径缩小收缩芯模型,该化学反应的动力学方程为1-(1-ω)2/3=kt;反应活化能E=42. 78 k J/mol,酸浸出过程为化学反应控制。     

广西上林含钒石煤提钒工艺研究

对广西上林地区石煤矿、氧化矿、循环流化床锅炉燃烧后的石煤灰渣三种形态的含钒矿石进行了复合添加剂焙烧-稀酸浸出-离子交换-铵盐沉钒提取五氧化二钒的工艺研究。结果表明,三种含钒矿石在焙烧温度800⁸50℃,焙烧时间2. 5 h,用稀硫酸浸出的条件下,钒的浸出率达81. 88%以上;用D201强碱性阴离子树脂交换,吸附率达到99. 23%以上。钒的总收率在75%以上。对解决难浸出的赋存于云母类的含钒矿石中五氧化二钒的提取在技术上是可行的,相对于硫酸直接浸出提钒方法,工艺简单,耗酸量大幅降低,经济上具有巨大优势。     

循环流化床锅炉灰渣酸浸Al_2O_3溶出率研究

为了探寻煤矸石燃烧后灰渣的活性并进一步扩展其应用,对不同运行条件下循环流化床锅炉灰渣进行化学成分分析。采用20%盐酸酸浸和74μm超细活化,分析锅炉运行温度即燃烧温度以及灰渣粒度对其Al_2O_3溶出行为的影响。结果表明:除尘灰和炉渣中,Al_2O_3含量达25%以上,SiO_2含量可达35%。此外,氧化铝的溶出率随着锅炉运行温度的升高而降低,当锅炉运行温度为800~900℃时,铝溶出率大于52%;锅炉运行温度高于900℃时,铝溶出率降至26%~40%。随着灰渣粒度的减小,其活性增强,Al_2O_3溶出率可由68%提高至93%左右。     

高铝粉煤灰铝硅化合物在稀碱溶液中的浸出行为

研究了循环流化床锅炉高铝粉煤灰中铝和硅在NaOH稀溶液中的浸出行为,在对高铝粉煤灰的组成、物相等物化性质研究的基础上,考察了碱浓度、反应温度和反应时间等工艺参数对粉煤灰中铝硅反应性能的影响. 结果表明,粉煤灰为大小不一的不规则颗粒,疏松多孔,具有较高的反应活性;在温和条件下,碱溶液中铝硅溶出规律存在较大差异,在95℃、碱浓度为150 g/L、反应90 min时二者差异最大,SiO2溶出率可达23.15%,而Al2O3的溶出率仅为1.68%,粉煤灰的铝硅比可由0.78提高到0.99.     

低温中和-加压酸浸提取煤矸石中铝铁

以贵州盘县煤矸石为研究对象,为解决其工业生产提取铝铁时酸耗量大、酸利用率低及后续铝铁产品分离困难等问题,根据其矿物组成特点,本文首次采用低温中和-加压酸浸工艺对铝铁提取进行了详细研究。室温下中和最优工艺条件为20%理论酸耗、浸出时间120min、液固比3∶1（硫酸溶液与固体的质量比,以g/g计）;以中和渣为原料,煤矸石理论酸耗为基础,加压酸浸最优工艺条件为浸出时间120min、浸出温度150℃、液固比3.5∶1（硫酸溶液与固体的质量比,以g/g计）。在此条件下,氧化铁浸出率为98.37%,氧化铝浸出率为95.77%,酸浸渣灰分中氧化硅质量分数为90.2%,氧化钛质量分数为9.18%。以最优工艺条件下的酸浸液循环中和新鲜煤矸石,得到的铝铁提取液中氧化铁浓度为57.95g/L,氧化铝浓度为62.20g/L。相比常规酸浸工艺具有酸耗低、酸利用率高等优点。借助X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等分析手段,初步对两步溶出过程进行了机理分析,为煤矸石工业生产提取铝铁提供了新路线和理论支撑。     

难浸含砷炭金精矿预先酸浸-焙烧-氰化工艺实验研究

某地难浸含砷炭金精矿采用预先酸浸,然后进行焙烧,氰化浸出,研究了酸浸条件对金浸出率的影响。结果表明,较优酸浸条件为硫酸浓度100 g/L,添加氯酸钠活化剂5 g/kg,酸浸温度50℃,酸浸时间6 h;630℃焙烧2 h;氰化浸出采用二浸二洗流程,氰化钠浓度控制在0.15%~0.20%,氰化浸出时间为(24+12)h。在此条件下,金的浸出率可高达93%。     

草酸助剂强化酸浸法提取硫酸烧渣中的铁

硫酸烧渣中铁氧化物活性较差,难以高效回收利用,且目前所报道的助剂强化酸浸法存在着诸如助剂用量大、易产生H₂S等有害气体、铁的浸取率仍有待于进一步提高等不足。为了解决上述问题,本文依据所提出的助剂选择原则,筛选并确定草酸为较适宜的酸浸助剂,并对其作为酸浸助剂的作用机理进行了初步探讨。通过单因素条件实验和正交实验,考察并确定了较适宜的酸浸工艺条件：反应时间7.5h,草酸助剂加入量20%,硫酸浸液质量分数50%,反应温度98℃。此条件下,硫酸烧渣中铁的浸取率可达95.7%。样品的XRD、EDS分析结果显示：相比于未添加草酸助剂的酸浸残渣,添加草酸助剂后的酸浸残渣中铁含量明显降低,说明草酸助剂的添加明显促进了硫酸烧渣中铁的浸出。     

不同炉型潞安煤灰理化及酸/碱溶解特性

对潞安煤经循环流化床、煤粉炉和气化炉处理后得到的煤灰进行了化学组成、矿物组成、特征基团、粒径分布、比表面积及微观形貌等理化性质的对比研究,并考察了其在酸浸和碱浸过程中Al^3+,Si^4+,Fe^3+,Ca^2+,K^+和Ti^4+等离子的溶解特性。结果表明:不同炉型潞安煤灰中铝、钙、硫等元素的含量有明显的差异;矿物组成包括晶相的鳞石英、方石英、莫来石、硬石膏及非晶相的偏高岭石、假莫来石、无定型二氧化硅等;相比较而言,气化炉灰中铝硅酸盐矿物结构更加不稳定。循环流化床灰颗粒呈具有一定孔洞结构的不规则状,而煤粉炉灰和气化炉灰均为光滑球形颗粒,循环流化床灰的粒径>煤粉炉灰的粒径>气化炉灰的粒径,循环流化床灰的比表面积>气化炉灰的比表面积>煤粉炉灰的比表面积。在HCl溶液中,Al^3+,Fe^3+,Ca^2+,K^+,Ti^4+的溶出率均较高;在NaOH溶液中,仅Si^4+和K^+的溶出率较高。不同炉型潞安煤灰中各元素的溶出率具有较大差异,主要与其矿物组成、结构稳定性、粒径和比表面积等相关。     

粉煤灰提铝残渣低温碱溶过程工艺研究

循环流化床粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝工艺过程中产生的尾渣主要成分为无定形二氧化硅,且具有较高的活性,是制备白炭黑、分子筛、硅酸钠水玻璃的理想原料。对该提铝残渣在氢氧化钠溶液中的溶出过程做了研究,探讨了液固比、碱浓度、溶出时间、溶出温度工艺条件对二氧化硅和氧化铝溶出效果的影响。研究结果表明：在氢氧化钠碱液的浓度为4 mol/L、反应温度为70 ℃、液固比为6、反应时间为4 h的条件下,二氧化硅的溶出率最高,达到93%。提铝残渣碱溶后固体渣经XRD分析,其无定形二氧化硅基本已溶出,剩余物主要为锐钛矿与莫来石等。     

循环流化床粉煤灰理化特性及元素溶出行为研究进展

综合论述了循环流化床（CFB）粉煤灰粒度、微观形貌、化学及物相组成、化学结构等理化特性,并与煤粉炉（PC）粉煤灰进行对比分析,突出了CFB灰在理化特性方面的独特性。其次,总结了CFB灰在酸碱体系中主要元素溶出行为及浓度、液固比、反应时间和温度等因素对溶出行为的影响。结果表明,CFB灰中铝硅聚合度低于PC灰,物相以无定形硅铝酸盐为主,晶体矿物质质量分数之和仅为灰质量的20%~30%。同等条件下CFB灰中铝在酸溶液的溶出活性高于PC灰,使得CFB灰在有价元素提取方面更具优势。然而,随着铝在酸溶液中的溶出,硅逐渐累积并附着在颗粒表面,阻碍了铝的进一步溶出。因此,综合考虑CFB灰有价元素温和提取及酸浸渣利用可大幅提高技术经济性。在碱性体系中CFB灰主要溶出元素为硅和铝,目前对CFB灰无定形硅铝酸盐中硅铝在碱性体系溶出行为缺乏深入的认识,加强该方面研究可提高对CFB灰碱激发过程胶凝机理的认识,从而促进CFB灰制备胶凝材料方面的发展。     

Processing and kinetics studies on the alumina enrichment of coal fly ash by fractionating silicon dioxide as nano particles

Coal fly ash produced in the northern China is a potential bauxite substitute for aluminum production because of its high alumina content. However, this industrial application has been limited for its high silicon content. Alumina enrichment by removing silicon becomes a key technology for its utilization. A novel process was developed to fractionate the coal fly ash into high purity nano silicon particles and aluminum enriched residual ash. The procedure has major steps as sodium silicate dissolution with sodium hydroxide, first carbonation to remove impurities, second carbonation to precipitate silicon, and silicon precipitate recovery as a mesospheric nano particles product. Morphological and X-ray diffraction evidences indicated the glassy amorphous silicon content of the ash was dissolved in the sodium hydroxide solution whereas mullite remained in the residue. Kinetics study indicated that the second carbonation was a kinetically second order medium fast multi-phase reaction in which sodium silicate was precipitated as silicic acid. It was found that the reaction was controlled by the mass transferring resistance in the liquid membrane. These nano silicon dioxide particles were in size of 50 nm with a purity of 96%. Alumina content in process residue was slightly increased from 42.00 to 49.20%. Silicon dioxide content was reduced from 48.89 to 30.26%. Ratio of alumina/silica was increased from 0.86 to 1.63.     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

粉煤灰酸浸提铝及其动力学

对KF为助剂焙烧活化粉煤灰酸浸提铝过程进行了研究,考察了粉煤灰焙烧活化和盐酸浸出条件对粉煤灰中铝浸出率的影响及其浸出过程动力学. 结果表明,焙烧活化优化条件为：时间1 h、温度800℃、粉煤灰与KF质量比为20:4. 浸出温度90℃、浸出时间2 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比4 mL/g的条件下,铝提取率达到92.46%. 粉煤灰烧结产物加热酸浸过程符合收缩未反应核模型,反应级数为0.3718,反应活化能为43.49 kJ/mol,过程速率为化学反应速率控制.     

高铁低铝煤矸石中酸浸溶出实验研究

研究以高铁、低铝煤矸石为原料,不用热活化处理直接酸浸提取铝、铁、钛,结果表明:随着反应温度、液固比和时间的增加,铝、铁、钛溶出率总体呈上升趋势,当硫酸质量分数超过65%时,铝、铁溶出率下降,钛溶出率继续增加;通过酸质量分数、液固比、温度和反应时间4个因素的考察,得到了各因素对煤矸石中铝铁钛溶出率的影响规律,确定了最适宜的浸出条件为:酸质量分数65%,液固比3,温度115℃,时间4 h,此条件下铝、铁、钛的溶出率分别达到88.86%,91.37%和70.75%。     

Fundamentals of coal topping gasification: Characterization of pyrolysis topping in a fluidized bed reactor

Coal topping gasification refers to a process that extracts the volatiles contained in coal into gas and tar rich in chemical structures in advance of gasification. The technology can be implemented in a reactor system coupling a fluidized bed pyrolyzer and a transport bed gasifier in which coal is first pyrolyzed in the fluidized bed before being forwarded into the transport bed for gasification. The present article is devoted to investigating the pyrolysis of lignite and bituminite in a fluidized bed reactor. The results showed that the highest tar yield appeared at 823 to 923 K for both coals. When coal ash from CFB boiler was used as the bed material, obvious decreases in the yields of tar and pyrolysis gas were observed. Pyrolysis in a reaction atmosphere simulating the pyrolysis gas composition of coal resulted in a higher production of tar. Under the conditions of using CFB boiler ash as the bed material and the simulated pyrolysis gas as the reaction atmosphere, the tar yields for pyrolytic topping in a fluidized bed reactor was about 11.4 wt.% for bituminite and 6.5 wt.% for lignite in dry ash-free coal base.