粉煤灰多元复杂体系锂资源提取的研究及发展

随着锂资源供需关系的紧张和需求量日益增大,从海水、废旧锂电池以及粉煤灰等低品位或者二次资源中回收锂受到重视。综述了煤及粉煤灰中锂资源的含量及分布、粉煤灰多元复杂体系中锂资源提取的技术现状,回顾了当前国内外从其他低品位资源中提锂的技术方法、材料和反应机制,分别从碱性、中性、酸性三种不同的提锂环境进行总结和阐述,对其用于粉煤灰提锂的可行性进行了评估,并对其存在问题和发展方向进行了分析和讨论,从其他低品位资源中提锂的方法可为粉煤灰提锂提供借鉴和参考。文章结尾对粉煤灰中锂资源的提取进行了展望,提出了粉煤灰中伴生资源协同提取的重要性和发展方向。     

粉煤灰中战略金属锂的回收研究进展

随着锂电池行业的快速发展,中国锂原料对外进口的依赖程度逐年增加。从粉煤灰中回收锂,既可以缓解中国锂供应量严重不足的现状,又可以有效解决粉煤灰污染环境的问题。在分析比较锂矿石、盐湖卤水和粉煤灰的组成及其特点的基础上,从浸出和提取两个方面综述了目前粉煤灰回收锂的工艺技术。锂浸出工艺受粉煤灰浸出铝工艺的影响,目前已较为成熟,主要有酸法浸出和碱法浸出工艺。锂提取技术则受锂浸出工艺的影响,酸法浸出工艺的浸出液杂质元素比较多,提锂过程比较复杂,目前主要有溶剂萃取法、煅烧浸出法和吸附法;碱法浸出工艺的浸出液杂质元素简单,提锂相对容易,目前主要采用的是吸附法。由于粉煤灰浸出液与盐湖卤水的成分相似,因此借鉴盐湖卤水的提锂技术经验,开发适用于粉煤灰浸出液的提锂技术,是未来粉煤灰回收锂的主要研究方向。     

粉煤灰回收氧化铝工艺研究进展

粉煤灰是火力发电行业煤炭燃烧工业的副产品,是中国固体废弃物污染的主要来源。粉煤灰富含氧化铝,所以又是潜在的铝土矿的替代品。从粉煤灰中提取氧化铝不仅可以减少粉煤灰对环境的污染,而且能缓解中国铝土资源短缺的问题。对粉煤灰性质、危害、粉煤灰利用现状以及中国铝土资源现状做了分析,论证了粉煤灰提取氧化铝的必要性;详细介绍了石灰石烧结法、硫酸铵烧结法和一步酸溶法的工艺路线、建设生产情况及各工艺的优缺点,为粉煤灰提取氧化铝的发展提出建议,并呼吁加强粉煤灰提取铝工艺方法的研究力度。     

粉煤灰微波-水热合成法制备分子筛的研究进展

煤炭燃烧与转化过程产生大量的固体废弃物粉煤灰,其大量排放与堆积造成的环境污染已引起人们的广泛重视,以粉煤灰为原料制备分子筛是粉煤灰资源化利用的重要途径。传统水热合成加热方式所需合成时间较长,能量消耗量大;微波加热可极大地缩短反应时间,并对产物晶粒大小、纯度和分子筛产品性能有明显改善。本文介绍了微波-水热合成法将粉煤灰转化为不同类型分子筛的反应机理及其所制备的分子筛产品的应用,分析了粉煤灰制备分子筛过程中阴离子和阳离子、前驱液的碱度、晶种、加热方式等关键因素的影响,讨论了粉煤灰经过分级处理和除杂后,用微波-水热相结合替代传统加热对分子筛产品纯度、晶粒尺寸、孔径分布的调控和优化规律,为粉煤灰合成不同种类分子筛提供了重要的理论指导与发展方向。同时提出了将煤粉炉粉煤灰经除杂和分级处理获取其中的硅铝组分、通过调控硅铝比以微波-水热合成制备方沸石的新工艺,为粉煤灰资源化利用开辟了新途径。     

聚氨酯泡沫塑料法从粉煤灰中回收镓研究

基于在酸性溶液中镓可形成酸根阴离子并可和复杂阳离子形成离子缔合物的性质,研究了以聚氨酯泡沫塑料(PU)为吸附材料,在盐酸介质中吸附富集镓的性能和条件。结果表明,在6 mol/L的HCl溶液中,PU对镓有良好的吸附性能,在含镓10 mg/L,液固比50 mL/g下,吸附率可达98%以上,静态饱和吸附容量为46.7 mg/g-PU。实验证实,除Fe3+外,溶液常见共存离子对吸附无影响;获得了一种新的有应用价值的从粉煤灰中吸附回收镓的工艺方法。     

粉煤灰沸石的合成及应用研究进展

将粉煤灰合成沸石是有效利用资源的途径之一。综述了以粉煤灰为原料合成沸石的方法、影响沸石合成的因素、沸石的潜在应用领域。合成粉煤灰沸石的方法主要有一步水热合成法、两步水热合成法、碱熔融水热合成法、微波辅助合成法、添加晶种法、盐热合成法。影响粉煤灰沸石合成的因素主要有粉煤灰种类、碱液的量及浓度、反应温度、反应时间等。水处理、气体分离与净化、土壤改良是粉煤灰沸石的潜在应用领域。     

粉煤灰中战略金属镓的提取与回收研究进展

镓被广泛应用于半导体、催化、医疗等多个领域。随着半导体行业的蓬勃发展,对镓需求量的日益增长促使人们寻找新的来源。从粉煤灰中回收镓不仅可以减少环境污染和资源浪费,还可以一定程度上缓解对镓资源日益增长的需求。综述了粉煤灰中镓的赋存形式、浸出工艺和镓提取分离方法的最新研究进展,重点介绍了溶剂萃取法和吸附法用于粉煤灰中镓资源回收的现状,总结了现有技术存在的问题,并对粉煤灰中镓资源的回收进行了展望,提出了粉煤灰中镓和其他伴生元素协同提取的资源化利用方向。     

ICP-OES法测定煤及粉煤灰中伴生锂元素

为准确测定煤及粉煤灰中伴生锂元素,采用高温灰化、硝酸-氢氟酸-高氯酸三元体系消解,电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定煤及粉煤灰中伴生锂元素。结果表明,通过对灰样分解方法、射频功率、观测高度、分析谱线和观测方式的优选,无需基体匹配,即可实现煤和粉煤灰中伴生锂元素的测定。该方法的煤及粉煤灰中锂的检出限分别为0.01、0.03μg/g,锂含量差异较大的3个煤样的加标回收率为92.8%~96.0%。用与粉煤灰成分相似的土壤国家标准物质GB W07405、GB W07406验证方法,测定值在标准值不确定度范围内,精密度RSD(n=12)为0.99%、0.73%。ICP-OES法测定煤及粉煤灰中伴生锂元素具有快速、简便和准确等特点,可实现锂元素的批量快速测定。     

改性粉煤灰在水处理方面的研究

随着电力工业的发展,燃煤电厂中粉煤灰排放量逐年增加,粉煤灰的有效利用逐渐引起人们的重视。由于粉煤灰表面多孔,且其上所含有氧化铝和氧化硅能与吸附质通过化学键结合,经过改性后,其吸附性能更加得到提高,因此,在废水处理领域具有良好的应用。本文介绍了粉煤灰在水处理方面的作用机理,归纳了粉煤灰的改性方法,阐述了改性粉煤灰在NH3-N废水、含磷废水、重金属废水、酸性矿井污水和染料废水中的应用进展。     

粉煤灰农业利用研究进展

评述粉煤灰农业利用研究进展情况,并讨论其中存在的问题.对未来研究工作进行了展望.     

火力发电厂燃煤飞灰润湿性能

化学团聚是控制燃煤电厂细微颗粒排放最有效的方法之一。颗粒物被团聚剂润湿是化学团聚的首要步骤。以小龙潭电厂燃煤飞灰为对象,采用激光粒度仪研究了燃煤飞灰在十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Triton X 100(TX100)三种润湿剂溶液中的润湿性能,考察了润湿剂浓度、温度对燃煤飞灰润湿性能的影响。结果表明：水仅能将飞灰颗粒中的PM^₁₀+部分全部润湿,0.25%的SDS溶液中PM_2.5⁺可全部润湿,1%的SDS及0.4%的SDBS溶液中PM₁⁺可全部润湿;TX100溶液在低浓度条件下具有较强的润湿飞灰颗粒的能力,且0.1%的TX100溶液对细微颗粒的润湿性能较好;温度从20℃上升到60℃,润湿剂溶液表面张力降低,飞灰的润湿性能增强。鉴于飞灰在三种润湿剂中良好的润湿性能,三种润湿剂均可作为团聚剂组分以促进燃煤飞灰中的细微颗粒润湿进而被团聚成为容易脱除的大颗粒。     

Investigations on Cr mobility from coal fly ash

Coal fly ash, which is a source of metals emission to environment, was researched. Investigations on Cr chemical fractions and their environmental mobility in ash-solution system were carried out. In order to obtain results repeatedly, the conditions of sequential extraction of Cr from coal fly ash were optimized. It was found that Cr in coal fly ash occurs in the following fractions (mg kg⁻¹): exchangeable (2.5), associated to carbonates (4.0), associated to organic matter and sulfides (8.5), associated to Fe-Mn oxides (16.0), and residual (41.6). Mobility fractions of Cr contain 8.2% of its total concentration in the fly ash in environmental conditions. The obtained results indicate that coal fly ash is a source of environmental contamination by Cr especially, in soils where its utilization is inadequate.     

The direct adsorption of low concentration gallium from fly ash

This study is mainly focused on the direct adsorption of low concentration gallium from the feed solution in pre-desilication soda-lime sintering process from coal fly ash. The adsorption kinetics, mechanism, and the influence of impurities, cyclic times, and eluant content are systematically researched. Results showed that the adsorption capacity was 2.89 mg/g resin with gallium concentration of 50 mg/L. The adsorption mechanism could be explained by the interaction between the oxygen atoms and nitrogen atoms of amidoxime group. Gallium was eluted efficiently by NaOH and Na₂S mixed solution and the concentration could be reached to 2400 mg/L.     

粉煤灰高附加值利用研究进展

粉煤灰是火电厂燃煤过程中产生的固体残渣, 其成分复杂, 具有毒性, 若处理不当会对环境造成危害。因此, 粉煤灰的高附加值利用迫在眉睫。然而, 粉煤灰的品质是制约其高附加值利用的主要因素。目前, 中国粉煤灰品质参差不齐, 缺少完善的品质评价体系, 由此造成粉煤灰利用领域的局限性。针对上述问题, 首先分析了中国粉煤灰的资源化特性, 总结了粉煤灰的品质评价方法, 并重点阐述了适用于粉煤灰高附加值利用的品质评价方法;其次, 详细介绍了粉煤灰高附加值利用技术（高附加值提取技术、高附加值材料制备技术）;最后, 对粉煤灰高附加值利用的发展趋势做出了展望。     

粉煤灰提取氧化铝现状及工艺研究进展

粉煤灰是火力发电厂煤燃烧后产生的一种工业副产品,也是最为复杂和含量极其丰富的人工材料之一。对粉煤灰的不当处理会导致大量可回收资源的浪费。粉煤灰中含有丰富的铝,可用作铝土矿的潜在的替代品。从粉煤灰生产利用情况和铝土矿资源短缺两方面论述了粉煤灰提取氧化铝的必要性。介绍了目前从粉煤灰提取氧化铝的各种技术及最新的工艺研究进展。总结了各种方法的不足,对未来的研究发展方向做了考量。     

Studies of sintering of coal ash relevant to pulverised coal utility boilers: 2. Preliminary studies of compressive strengths of fly ash sinters

The development of strength of pellets of fly ash with sintering temperature was investigated. Pellets heated below the shrinkage or electrical (Raask) sinter point did not develop strength over several hours. Hot crushing of pellets above the sinter point gave plastic deformation, presumably due to liquid on the particle surfaces. Cooling below the sinter point before crushing gave the same strength as crushing at room temperature, showing strength was due to solidification. Strength as a function of heat treatment temperature (1 h duration) above the sinter point went through a maximum, indicating that liquid is removed at higher temperature. SEM analysis of the cold pellets showed glassy sintering at conditions of maximum strength, and crystallization of mullite as strength decreased with higher heat treatment temperatures. Results suggest that iron silicate compositions increased the maximum sinter strength more than sodium silicate compositions. Water washing of fly ash reduced maximum strength. Addition of Na₂0 or surface films of sodium carbonate to a synthetic mineral mixture reduced the sinter point and led to strength development at lower temperatures: however, too high additions reduced the maximum strength.     

粉煤灰中重金属元素砷的赋存状态与分离方法

粉煤灰中重金属元素在环境中的迁移转化和累积效应是粉煤灰综合利用过程中面临的壁垒问题,明晰粉煤灰中重金属元素的赋存状态并探索一种高效脱除方法是解决粉煤灰大宗利用的关键。利用改进的BCR连续提取法发现,粉煤灰中重金属元素砷的水溶态和酸可溶态占比较高,证明重金属砷容易在环境中迁移,从而影响周边环境。基于粉煤灰中重金属砷的赋存状态特征,建立了硫酸一步脱除重金属元素砷的新方法,考察了硫酸浓度、反应温度和反应时间对重金属砷脱除率的影响。结果表明,砷的脱除率随硫酸浓度增大而增大,随反应温度升高而降低,随反应时间增加而增大。综合考虑重金属砷的脱除率、粉煤灰中常量元素的损失率和球形颗粒的破坏程度,确定硫酸一步法脱除粉煤灰中重金属砷的最佳条件为硫酸溶液物质的量浓度2.0 mol/L、反应温度20℃、反应时间60 min,此时重金属砷的脱除率达75.21%。     

Recovery of vanadium and nickel in fly ash from heavy oil

Recovery of vanadium and nickel from an oil fly ash is studied in a two-step leaching process, carried out under ambient pressure without calcination. In the leaching, nickel is dissolved with NH₄Cl in the first step, followed by vanadium leaching with Na₂CO₃ in the second step. Both leachants depress the dissolution of iron and aluminium from the ash and hence the selective leachings are feasible. Nickel was recovered in 87% yield from the leach liquor by precipitation with Na₂S, the purity of NiS being over 99% on the basis of the target metals (V, Ni, Fe, Al and Mg). For the recovery of vanadium, which has a relatively low concentration in the leach liquor, solvent extraction with TOA is preferable to concentration, prior to crystallization with NH₄Cl. The experimental data showed that the vanadium concentration of the stripping solution is increased by about 15 times that of the leach liquor, which results in 78% yield as NH₄VO₃ crystals.     

酸改性粉煤灰对罗丹明B的吸附研究

采用盐酸改性粉煤灰为吸附材料,以罗丹明B的模拟废水为吸附对象,研究了改性粉煤灰的投入量、吸附时间、温度及溶液pH值对吸附效果的影响。研究表明,对50 mL浓度2 mg/L的罗丹明B模拟废水,酸改性粉煤灰的最佳吸附条件是：在50℃下,加入0.09 g的粉煤灰,调节pH值为1.77,搅拌30 min。改性粉煤灰对罗丹明B吸附的脱色率可达98.19%。     

锂离子筛研究进展

锂离子筛（锰系、钛系）在高镁锂比（质量比）的盐湖卤水中对锂离子表现出高吸附选择性,尖晶石结构的锂离子筛的提锂机理主要有氧化还原机制、离子交换机制和复合机制,而层状结构的锂离子筛主要通过Li⁺和H⁺之间的简单离子交换实现。锂离子筛的制备工艺简单,首先经过固相燃烧法、微波燃烧法或溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔盐合成法等方法制备出前驱体,再通过H⁺取代相应前驱体中的Li⁺即可。制备的锂离子筛可用于从储量大、品位低的盐湖卤水、海水等液态锂资源中提取锂。近年来研究热点集中于结构稳定性更高的钛锂离子筛,但要进一步提高结构稳定性、实现工程化应用,还需继续研究。