粉煤灰制氧化鋁工藝電解除鐵方法探索研究

張正罡,鄭晏辰,蘭樹偉,楊酉堅,王兆文

(東北大學 冶金學院,遼寧 沈陽 110819)

粉煤灰主要指電力、熱力行業所使用的煤炭燃燒產生的固體廢棄物[1],2021年我國粉煤灰產生量約為7.9億噸,預計2024年產生量將達到9.25億噸[2]。粉煤灰堆存不僅會造成環境污染,還可能對動植物、人體產生嚴重的健康危害[3]。因此,開展粉煤灰的高附加值利用有利于減少其固廢危害,提高粉煤灰的資源化。粉煤灰制氧化鋁是實現粉煤灰高價值利用的主要途徑之一[4],目前以粉煤灰提取氧化鋁的方法主要有堿法、酸法和鹽法[5]。其中,以鹽酸為浸出液的鹽酸法具有工藝流程短、操作簡單、節能低耗的優點[6],極具應用前景。但該工藝過程中鹽酸會同樣浸出鐵雜質,伴隨鋁離子進入溶液,影響后續鋁鹽的形成及提純[7]。因此,在鹽酸法處理粉煤灰制氧化鋁的工藝中,對浸出液進行除鐵是關鍵環節之一。

目前常用的對粉煤灰浸出液進行鋁鐵分離方法有沉淀法、萃取法和樹脂吸附法。沉淀法是通過添加無機鹽沉淀劑或控制溶液pH值使鋁離子或鐵離子生成沉淀物,固液分離從而達到鋁、鐵分離的效果[8];其缺點是沉淀物過濾困難,鋁和鐵共沉淀難以避免。萃取法是利用鐵離子在萃取劑和水溶液中的溶解度不同,使鐵離子從水溶液中轉移到萃取劑中,實現鋁、鐵分離[9];其缺點是工藝操作復雜,經濟成本高。樹脂吸附法是利用樹脂上的官能團與鐵離子發生配位反應,形成絡合物[10];其缺點是離子吸附容量有限,對鋁鐵離子吸附選擇性不高。……