利用粉煤灰炼制铝硅

利用粉煤灰炼制铝硅、铝硅铁合金的可行性探讨时间:2009-5-1810:59:10来源:网摘浏览次数:70635发表评论所属分站:硅系所属产品:复合脱氧剂其他关键词:其他硅系复合脱氧剂硅铝文章摘要:对燃煤电厂而言，粉煤灰是一大包袱。前些年在环境、土地、水、人工等费用方面耗资巨大，在其他企业利用粉煤灰时，国家规定其运费由电厂负担；…对燃煤电厂而言，粉煤灰是一大包袱。前些年在环境、土地、水、人工等费用方面耗资巨大，在其他企业利用粉煤灰时，国家规定其运费由电厂负担；近年来随着循环经济的推行、发展，国家鼓励政策的陆续出台，特别是粉煤灰综合利用技术的新发展，情况有所改变，每吨灰可以20-40元售出，但因旧灰堆存量大，新灰利用率仍较低——国内粉煤灰利用率只有40%，西方发达国家利用率为80%，全国每年仍有约2亿吨新灰未被消化。因而如何开展综合利用，提高利用率，使其化害为利、变废为宝，仍然是电厂和经济社会的一个严重课题。国内目前综合利用方式，仍以大批量利用为主，用以制取建筑材料约占总消化量的50%，如粉煤灰水泥加气混凝土砌块、烧结陶粒、烧结砖、蒸压砖、轻型中空隔墙板、复合保温外墙板，保温屋面板、轻质中空楼板等系列板材……等；作为填充料，用于道路、广场、机场、港区建设工程的约占总消化量的20%；近年来科技工作者着眼于粉煤灰理化特性，其有用成分价值连城，进行高技术含量高附加值产品研发，从粉煤灰中制取氧化铝、羟基硅、固态铝酸钠、硅酸铝、硅酸钾、莫来石、水泥助磨剂、稀有元素、稀土农用肥等，已日益为人们所重视，笔者意图推波助澜，也曾屡屡撰文予以描述、推引，但人微言轻，也屡屡被漠视。然而却坚信：假以时日，一旦为有关当局、业者、投资商所认识，获得财政、资金支持，便会势如破竹，成大气候。但就电热法熔炼铝硅合金而言，对粉煤灰有严格要求，不是所有粉煤灰都适用。炼制铝硅合金对氧化铝含量必须使Al2O3/SiO2（以下以A/S表示）达到1.3以上始能炼出含铝55%以上的粗合金，如含铝过低，用来稀释的铝（再生铝）的量增加，使合金成本随之增加，经济效益降低，虽可取代硅用于合成法，经济效益较用硅略高，但与稀释法比较大为逊色。除此而外灰的化学活性也不可忽视。化学活性差反应速度下降，会导致电耗增加，产量降低。一般说来，灰中氧化铝含量必须大于30%。氧化铝含量50%以上如托克托电厂所排放的灰或怀仁煤产出的灰，都在50%以上，可直接用于配料制团，无需添加含铝矿物其A/S，即可达到1.3以上的工艺要求，含氧化铝30%以上的粉煤灰为使其A/S达到1.3以上，必需添加适量含铝矿物，如被废弃精选低品位铝土矿、红柱石、硅线石等，如无上述含铝矿物，可先行提取羟基硅，也可使其A/S达到工艺要求。例如含氧化铝28%以上的粉煤灰，经高梯度除铁后，Fe2O3降至0.6%以下，氧化铝含量可提高2%达30%以上。倘其活性良好（须经测试），每3吨灰可提取羟基硅1吨，产出渣2吨，渣中氧化铝A/S可达1.3以上，用作配制球团料供制团用。副产品羟基硅成本约2000元、吨，售价在3000—3500元、吨之间，效益可观。灰中氧化铝高于30%的，除铁后A/S可达1.4—1.5。每3吨灰产羟基硅1吨，余渣2吨，炼得的粗合金铝含量可达55%以上，其时每吨粉煤灰综合效益，成本3300元／吨，利润1300元／吨。由于国家政策规定，所免征税金必须用于粉煤灰综合利用开发方面，企业可不断获得资金来源，用于扩大生产和加大研发力度，不断改善工艺，降低成本，提高经济效益。今年一月，中国冶金报、中国环境报，都曾报导过大唐国际托克托电厂与同方环境公司合作，利用托克托电厂粉煤灰制取氧化铝联产白炭黑技术成果发布会的消息。同时涉及电热法炼制铝硅钛合金。托克托电厂年耗煤1600万吨，排放粉煤灰400万吨，灰中氧化铝含量高达50%以上。据悉在提取白炭黑后A/S达2.2。如用以制取氧化铝，回收率按85%计，每2吨灰即可制取氧化铝1吨，400万吨灰可产出200万吨氧化铝，这比山东“非铝”企业用进口矿每3吨产出氧化铝1吨优势明显。如用以炼制铝硅钛合金，除铁后（Fe2O3含量不大于0.6%）即可用以配制球团料，还原剂亦可利用电厂所用煤（经除铁、除杂后），或与秸秆焦搭配。除了蒙西地区，还有山西朔州、忻州等地也有大量含氧化铝达40%以上的粉煤灰产出。山西平鲁煤灰份中氧化铝含量达45%。使用部分平鲁煤的山东龙口电厂，所排放粉煤灰氧化铝含量33%以上，而使用平鲁煤的电厂有多家，已知辽宁朝阳电厂、山东威海电厂也使用平鲁煤，因而其所排放粉煤灰中氧化铝含量亦当在30%以上。以龙口电厂为例，除铁后氧化铝含量提高2%，为35%，在提取羟基硅1吨后，渣中A/S可达1.5，完全适用于电热法炼制铝硅钛合金。如用于提取氧化铝，实收率按85%计，每3吨灰可产出氧化铝900公斤。此外，河北承德电厂部分用了山西、内蒙所产煤，粉煤灰中氧化铝含量达35%，河南、山西、陕西等地多家电厂粉煤灰中氧化铝含量都在28%以上；例如河南禹州电厂，原灰中含氧化铝27.2%，经高梯度磁分选除铁后，氧化铝含量上升至31.4%。自然，如用以炼制铝硅钛合金，除铁后还需检测灰的活性，如堆存时间过长，活性丧失，在提出羟基硅时，由于溶出率低，渣中A/S势必降低，难于达到工艺要求，炼出的中间合金中铝含量低，经济效益也随之降低。但如用于炼制铝硅铁仍然是可行的。总之，对炼制铝硅合金而言，粉煤灰的化学成分、化学活性都必须进行严格的分析、测试，必要时应进行小型试验。用于炼制铝硅铁以取代硅铁用作炼镁还原剂时，铝含量应尽可能提高，而铁含量则应尽量降低。这是完全可能做到的。我国炼制铝硅铁首创企业，焦作李封鉄合金厂，试生产期间产出的铝硅铁其成分平均如下：Si：34%，Fe：12.5%，Al：47.8%，Ti：3.3%。1978年郑州轻金属研究院曾以铝硅铁取代硅铁作还原剂炼镁进行试验，所采用的硅铝铁合金，，Al：35.41%，Si：41.54%，Fe：16.76%。还原温度1100℃时，镁收率为65.5%，尽管限于装备、技术条件，未能达到预期目标，但与当时以75硅铁为还原剂炼镁的各项指标相比，还原剂合金单耗略有降低，镁收率则提高5—6%，温度降低50℃，仍然具有一定优势。