堿石灰燒結法提取粉煤灰中的氧化鋁 粉煤灰的低成本超細分級

粉煤灰主要由于該系列產品比表面積可達700-3000㎡/kg，細度比水泥和S95礦粉等細的多，比硅灰等球形度高，流動性、分散性好，且主要化學成分是活性氧化硅、活性氧化鋁、活性氧化鈣等，在水泥混凝土體系中，一方面起到填充、潤滑、解絮、分散、致密等物理作用，另一方面該產品中的活性氧化硅、活性氧化鋁等活性氧化物與水泥水化時析出的氫氧化鈣晶體、水化硅酸鈣凝膠等膠凝材料、集料帶入的有效堿、硫酸鹽、氯離子等對水泥石和混凝土強度及耐久性不利的物質起化學反應，生成對水泥石和混凝土強度及耐久性有利的硅鋁酸鈣凝膠和其他有益化合物，在物理和化學兩個方面作用下，改善了新拌混凝土的工作性如：流動性好、保水性好、不泌水、不離析、坍落度經時損失小、泵送性好等優點。改善漿體與集料界面的粘結度，減少硬化混凝土的孔隙，減小孔徑，致密結構及體積穩定性，增強混凝土抵御各種化學侵蝕和抑制堿集料反應能力，顯著提高水泥石和混凝土的耐久性。

1.堿石灰燒結法

(1)原理

堿石灰燒結法就是將粉煤厭和石灰、碳酸鈉在高溫下燒結。粉煤灰中的A1：O，與碳酸鈉燒結成可溶性的鋁酸鈉即NaAl0，，見下式：

Na2C03一Na20+C02

Na20+4Si02一Na2Si(Si309)

Na20+A1203-NaAl02

氧化硅與石灰焙燒成不溶性的硅酸二鈣，熟料經破碎、浸出、分離、一段脫硅、二段脫硅、碳酸分解等工序得到氫氧化鋁，末了煅燒得氧化鋁。

(2)生產工藝

此法一般在1220。C，弱還原氣氛F進行，故能耗較石灰法低些。其熟料得經過破碎后才能進入下一道工序。粉煤灰綜合利用的過程中用粉煤灰磨將粉煤灰磨細是一項非常重要的工作。將破碎所得熟料用循環母液浸出，將可溶性偏鋁酸鈉與不溶性硅酸二鈣分離。過濾后，由于NaAl0：粗液中含少量SiO：，故需加入石灰乳進行脫硅處理，再過濾即可得NaAIO：精液。再通入CO：進行中和NaA|O：，降低溶液堿度，使A1(OH)，析出。末了將Al(OH)，放人窯內經1200℃煅燒，從而獲得A1：0，。此方法堿液可循環利用，所得殘渣可用于生產硅酸鹽水泥原料。

20世紀60年代，波蘭利用粉煤灰采用堿石灰法建成年產5000t氧化鋁及35萬t水泥的實驗工廠。我國寧夏回族自治區建材研究所采用堿石灰燒結法自粉煤灰中提取氧化鋁，殘渣生產水泥的工藝，于1987年9月，由寧夏回族自治區科委組織鑒定。2004年12月內蒙古自治區科技廳召開了“粉煤灰提取氧化鋁聯產水泥產業化技術”項目科技成果鑒定會，該集團自主完成了近5000t級的中試。馬雙忱等采用此法處理含氧化硅48.92%、氧化鋁30.97%的粉煤灰，焙燒條件為焙燒溫度1200。C，保溫2h，物料比mNa，O/mAl，0，=1.25，mCaO/mSiO，=2;然后用質量分數為3%的碳酸鈉溶液浸出熟料，溫度為60～70。C，保溫1h，液固質量比為10，所得到的鋁酸鈉溶液經脫硅、碳酸分解和煅燒得到氧化鋁。

堿石灰燒結法較石灰石燒結法能耗較低，但需要體系外補充CO：，要求粉煤灰中氧化鋁質量分數不小于30%，并且只提取了粉煤灰中的氧化鋁，沒有實現粉煤灰的精細綜合利用。

2.碳酸鈉焙燒法

主要工藝為：將粉煤灰和碳酸鈉混合燒結，將其產物自粉化冷卻，加入適量鹽酸溶液，可形成硅膠。多次抽濾洗滌所得的膠體，在650%下得到高比表面積的白炭黑;濾液先加入氨水至無沉淀生成，再加入適量的NaOH溶液，經過濾后，濾渣為Fe(OH)，等雜質，濾液為NaAIO：粗液，再加入適量鹽酸，就可得到Al(OH)，沉淀，將沉淀低溫烘干，煅燒后可得到納米級AI：0，。這項技術，因其可同時制備出高附加值產品白炭黑和納米級A1：0，而備受重視。

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