关于对《循环经济评价规范 火电行业》等8项国家标准征求意见的函（附标准全文）

附件8-征求意见稿-循环链接技术规范 高铝粉煤灰提取氧化铝.doc

前 言

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

本标准由全国产品回收利用基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC 415）提出并归口。

本标准主要起草单位：。

本标准主要起草人：

引 言

我国部分地区的煤炭资源含丰富的铝等有价元素，用于发电后产生的粉煤灰中氧化铝含量达40%～50%粉煤灰，是一种宝贵的具有较高经济开发价值的再生含铝资源。2011年国家发改委印发《关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》（发改办产业（2011）310号），提出要积极发展高铝粉煤灰生产氧化铝产业，实现增加国内铝资源供给保障铝产业安全、发展循环经济实现资源价值最大化、保护生态环境节约土地资源、发挥特色资源优势促进区域经济发展等目标。目前，粉煤灰提取氧化铝已实现产业化发展，形成了煤-电-灰-铝-建材循环利用经济产业链。

为贯彻《关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》及《粉煤灰综合利用管理办法》，指导和促进粉煤灰提取氧化铝循环经济产业链发展，实现粉煤灰资源化、价值最大化利用，制定本标准。本标准以当前技术发展和实际应用状况为依据，可作为粉煤灰提取氧化铝产业的参考技术资料。

循环链接技术规范 高铝粉煤灰提取氧化铝

1 范围

本标准规定了以高铝粉煤灰为原料，采用碱法提取氧化铝的一般性规定。

本标准适用于以高铝粉煤灰为原料提取氧化铝的工业设计、工艺过程控制和产品质量控制。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 4294 氢氧化铝

GB 5085.1 危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别

GB 5085.3 危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别

GB 5085.7 危险废物鉴别标准通则

GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准

GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准

GB 25465 铝工业污染物排放标准

YS/T 803 冶金级氧化铝

《国家危险废物名录》（环保部令39号文，2016年8月1日施行）

3 术语定义

3.1

高铝粉煤灰

Al2O3含量大于40%，Al2O3与SiO2质量比大于1.20的粉煤灰。

3.2

预脱硅效率

粉煤灰中进入液相的SiO2占原粉煤灰中的SiO2的质量百分数（%），表示用?S 。

根据定义，预脱硅效率表示为：

?S=1-（Al2O3/ SiO2）原灰/ （Al2O3/ SiO2）脱硅灰。

3.3

溶出率

进入液相中的物质量占原固体中该物质量的质量百分数。

3.4

苛性比值

铝酸钠溶液中苛性碱与氧化铝的分子比，表示用αk。

3.5

硅量指数

铝酸钠溶液中氧化铝与氧化硅的质量比。

3.6

种分分解率

种子分解过程析出氢氧化铝中的氧化铝占原精液中所含氧化铝的质量百分数，表示用?S 。

根据定义，种分分解率表示为：

?S=1-αk精液/αk母液。

注：αk:苛性比值。

3.7

碳分分解率

碳酸化分解过程析出氢氧化铝中的氧化铝占原精液所含氧化铝的质量百分数，表示用?S。

根据定义：碳分分解率表示为：

?S=1-Al2O3母液×（NT母液/NT精液）/Al2O3精液。

注：NT=Nk+Nc； Nk:苛碱（Na2Ok）；Nc：碳碱（Na2Oc）。

4 技术原理

粉煤灰提取氧化碱法工艺以高铝煤炭燃烧发电产生的粉煤灰为原料，经过粉煤灰预脱硅处理、合成偏铝酸钠、析出氢氧化铝、生成氧化铝等主要工艺环节。

5 工艺流程

5.1 工艺流程图

工艺流程图见图1。

图1 高铝粉煤灰提取氧化铝工艺流程图

1.1 预脱硅处理

采用NaOH对粉煤灰中的非晶态SiO2进行浸出，液固分离、洗涤后即得到硅酸钠溶液和脱硅粉煤灰。硅酸钠溶液与石灰乳反应生成活性硅酸钙固体，液固分离洗涤后得到含水的活性硅酸钙固体和NaOH母液，含水的活性硅酸钙经烘干得到副产品活性硅酸钙，NaOH母液经蒸发循环使用。

经预脱硅提高固体物料中Al2O3与SiO2的质量比后的脱硅粉煤灰与Na2CO3、石灰（石）等进行配料烧结，形成以Na2O?Al2O3、Na2O?Fe2O3、2CaO?SiO2、CaO?TiO2为主的固体熟料。

固体熟料经溶出液固分离洗涤后即得到含硅的铝酸钠溶液（粗液）和以2CaO?SiO2为主的硅钙渣副产品。

1.2 脱硅析出氢氧化铝

含硅的铝酸钠溶液（粗液）经过一段脱硅，形成水合铝硅酸钠，部分液量进行种子分解析出氢氧化铝,其余进行二段脱硅，所得溶液通过碳酸化分解析出氢氧化铝。碳酸化解后的母液部分进熟料溶出进行工艺参数的调整，大部分经蒸发回头配料使碱循环使用，种分母液经蒸发后进入粗液精制（脱硅）进行工艺参数的调整。

1.3 生产氧化铝

通过种子分解和碳酸化分解所得的氢氧化铝经焙烧脱水得到主产品冶金级氧化铝。

由于脱硅灰带入氧化铝生产系统的碱大于氧化铝生产系统的碱耗，而两个系统对碱的存在形式有各自的要求，流程布置需增加苛化系统达到两个系统碱的平衡。

2 原料

2.1 高铝粉煤灰：Al2O3≥40%；A/S≥1.20；附水≤15%。

注：A/S：固体物料中Al2O3与SiO2的质量比，下同。

2.2 石灰石：CaO≥51%；SiO2≤2%；MgO≤1.5%。

2.3 液碱：NaOH≥30%；Na2CO3≤0.06%；NaCl≤0.01%。

3 工艺过程与控制条件

3.1 预脱硅

3.1.1 循环碱液：Na2Ok=100±10g/l。

3.1.2 反应条件：固含380～420g/l；反应温度120±5℃；反应时间30min。

3.1.3 液固分离洗涤：宜采用强制液固分离设备、逆向洗涤流程。

3.1.4 硅酸钠溶液：Nk=45～60g/l；SiO2浓度≥43g/l；浮游物≤0.03g/l。

3.1.5 脱硅灰：Na2O≤4.5%,A/S≥2.0；预脱硅效率：≥30%。

3.2 活性硅酸钙制备

3.2.1 石灰乳:CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。

3.2.2 固体分子比控制：[C/S]=0.95～1.05。

注：[C/S]：固体物质中CaO与SiO2的分子比，下同。

3.2.3 合成反应条件：温度85～95℃；时间0.50～1.0h。

3.2.4 烘干条件：宜采用热风炉进行悬浮烘干；烘干温度600～700℃。

3.2.5 硅酸钙：CaO≥40%；SiO2≥40%；Na2O≤1.50%；灼减≤2%；白度≥85%。

3.3 生料配制及熟料指标控制

3.3.1 生料浆：

a) 水分≤43%；

b) 粒度+120#≤14%；

c) 固定碳1.50～3.0%；

d) [N/R]=(0.96±0.30)+k1，其中，k1为生、熟料[N/R]的差值；

注：[N/R]：固体物料中Na2O与Al2O3和Fe2O3的分子比，下同。

e) [C’/S]=(1.96±0.30)+k2 ，其中，k2为生熟料[C’/S]的差值；

注：[C’/S]：固体物料中CaO与SiO2和TiO2的分子比，下同。

f) A/S≥1.50；

g) [F/A]=0.02～0.04。

3.3.2 熟料烧结，宜采用回转窑类烧结设备：温度1200～1300℃；时间大于2h。

3.3.3 熟料质量：Al2O3含量≥25%；[N/R]=(0.96±0.30)；[C/S]=(1.96±0.30)；?A标≥91.00%；?N标≥93.00%。

3.4 熟料溶出及硅钙渣洗涤

3.4.1 溶出液：Al2O3=90～110g/l；Nc=15～20g/l；ak=1.15～1.23。

3.4.2 溶出条件：宜采用两段溶出工艺，温度80℃，粒度+60#≤15%、+160#≥30%。

3.4.3 硅钙渣洗涤：宜采用强制分离设备和重力分离设备的组合流程，洗水温度≥90℃。

3.4.4 硅钙渣：?A净≥88.00%；?N净≥92.00%；水分≤35%；Al2O3≤6.8%；CaO≥55%；Na2O≤2.5%。

3.5 粗液精制（脱硅）

3.5.1 一段脱硅

3.5.1.1 脱硅原液：ak=1.48～1.52；种子固含60～90g/l。

3.5.1.2 脱硅条件：温度155±5℃；时间≥2h。

3.5.1.3 一段精液：硅量指数≥300；浮游物≤0.012g/l。

3.5.2 二段脱硅

3.5.2.1 石灰乳：CaOf≥180g/l；CaO≤240g/l。

3.5.2.2 脱硅条件：温度≥95℃；时间4h。

3.5.2.3 二段精液：硅量指数≥550。

3.6 分解

3.6.1 种子分解

3.6.1.1 一段精液：Al2O3≥90g/l；硅量指数≥300；浮游物≤0.012g/l。

3.6.1.2 分解条件：固含400～500g/l；分解时间≥50～55h；首槽温度72℃。

3.6.1.3 末槽温度：53℃。

3.6.1.4 种分分解率：≥52%。

3.6.2 碳酸化分解

3.6.2.1 二段精液：Al2O3≥80g/l；硅量指数≥550；浮游物≤0.012g/l。

3.6.2.2 CO2气体：CO2≥38%；含尘≤50mg/Nm3。

3.6.2.3 分解时间：≥4h。

3.6.2.4 碳分分解率：90～92%。

3.7 焙烧

3.7.1.1 焙烧氢氧化铝：水分≤6%；附碱≤0.01%。

3.7.1.2 焙烧条件：宜采用气体悬浮焙烧设备；焙烧温度1050～1100℃。

3.7.1.3 焙烧氧化铝：灼减≤1.00%；SiO2≤0.04%；Fe2O3≤0.02%；Na2O≤0.55%；Al2O3≥98.5%。

3.8 母液蒸发

3.8.1 NaOH母液蒸发

3.8.1.1 蒸发条件：宜采用降膜蒸发机组；蒸汽压力0.50±0.05Mp饱和蒸汽。

3.8.1.2 NaOH蒸发母液：Nk=100±10g/l 。

3.8.2 种分母液蒸发

3.8.2.1 蒸发条件：宜采用降膜蒸发机组；蒸汽压力0.50±0.05Mp饱和蒸汽。

3.8.2.2 种分蒸发母液：Nk=160～180g/l。

3.8.3 碳分母液蒸发

3.8.3.1 蒸发条件：宜采用强制循环蒸发机组；蒸汽压力0.50±0.05Mp饱和蒸汽。

3.8.3.2 碳分蒸发母液：NT=240～270g/l。

3.9 石灰烧制及石灰乳化制

3.9.1 石灰烧制

3.9.1.1 石灰石：CaO≥51%；MgO≤1.5%；SiO2≤2%；粒度：60mm～90mm。

3.9.1.2 焦炭：灰份≤15%；硫≤1.0%；挥发份≤3.0；固定碳≥78%；发热值≥28.1Mj/kg；粒度:15mm～40mm。

3.9.1.3 烧制条件：宜采用立窑进行烧制，煅烧温度1050～1250℃。

3.9.1.4 石灰：CaO≥80%。

3.9.1.5 CO2气体：CO2≥38%；CO≤0.50%；含尘量≤50mg/Nm3。

3.9.2 石灰乳化制

3.9.2.1 化制条件：宜采用筒型循环化灰设备，热水温度≥90℃。

3.9.2.2 石灰乳：CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。

3.10 苛化

3.10.1 石灰乳：CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。

3.10.2 工艺控制：[CaOf/Na2Oc]=1.0～1.2；[CaOf/Al2O3]=3.0；温度90～100℃。

4 主要设备

套管预热、停留反应、自蒸发类反应机组；翻盘过滤机；水平带式过滤机；旋闪干燥机；管磨机；配料槽；隔膜泵；回转窑；煤磨机；旋风收尘器；电收尘器；对辊破碎机；棒（球）磨机；沉降槽；叶滤机；转鼓过滤机；种分槽；碳分槽；立盘过滤机；平盘过滤机；蒸发机组；立式石灰窑；化灰机；冷却塔。

5 产品质量要求

氢氧化铝应符合GB/T 4294的要求。

氧化铝应符合YS/T 803的要求。

6 副产物和废弃物回收利用

6.1 活性硅酸钙

活性硅酸钙属粉煤灰生产氧化铝联产产品，具有较高附加值，可广泛应用于化工领域。

6.2 硅钙渣

粉煤灰碱法提取氧化铝过程中会产生大量的废渣。硅钙渣可用作建筑材料的掺合料，如水泥、路面基层稳定材料，也可用于混凝土和砂浆中做复合矿物掺和料。

6.3 金属稼

粉煤灰中的稼在氧化铝生产过程中逐步富集，到达一定程度后可通过对母液的处理进行回收，金属稼应用于半导体材料和薄膜太阳能电池材料。

7 环保要求

7.1 粉煤灰提取氧化铝生产过程一般为零排放。

7.2 粉煤灰提取氧化铝过程中产生的碱液、酸液等废液，应回收再应用于生产系统；危险废物鉴别和控制执行GB 5085.1、GB 5085.3 、GB 5085.7和《国家危险废物名录》。

7.3 污染物排放执行GB25465，一般工业固体废物贮存、处置场污染控制执行GB 18599。

7.4 环境噪声排放标准应符合GB12348。