国家标准循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝(2)

2019-08-30 16:19

煤矸石或高铝粉煤灰(Al2O3>30%)为主要原料,采用石灰石煅烧法,从中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥,取得了一些研究成果,并于1960年在波兰获得两项专利。

美国采用Ames法(石灰烧结法),年处理粉煤灰30万t,Al2O3提取率为80%。美国橡树岭国家实验室已完成DAL法(酸浸法)从粉煤灰中提取各种金属、残渣作填料的研究。此外美国还将粉煤灰掺入铝中,提高铝的产量,降低成本、增加硬度、改善可加工性及提高耐磨性。

(二)国内现状

20 世纪50 年代至80年代,安徽冶金科研所和合肥水泥研究所提出用石灰石烧结-碳酸钠溶出工艺从粉煤灰中提取氧化铝、其硅钙渣用作水泥原料的工艺路线,于1982 年2 月通过专家鉴定。

宁夏自治区建材研究院在90 年代前后展开了碱-石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝的研究,其特点之一就是先对粉煤灰进行脱硅处理之后再采用碱-石灰烧结法从中提取氧化铝。

近年来,大唐国际再生资源公司及内蒙古蒙西高新技术集团有限公司分别建立了高铝粉煤灰提取氧化铝示范项目,成功实现了将粉煤灰提取氧化铝产业化,两家公司分别获得了相关专利,对于提取氧化铝后硅钙渣的处理也有相关专利。目前内蒙古正在实施的粉煤灰提取氧化铝中试生产线项目共有4个(即神华鄂尔多斯电力冶金股份有限公司、开元生态铝业、华电集团)。大唐和蒙西集团采用的均为碱式烧结法,大唐采用的为预脱硅碱石灰烧结法,蒙西集团采用的石灰烧

结法。目前也仅有大唐成功实现了将粉煤灰提取氧化铝产业化。 (二)标准现状

目前在国内与铝行业有关的标准主要有《冶金级氧化铝》(YS/T 803-2012)、《氢氧化铝》(GB/T 4294-2010)、《电解铝企业单位产品能源消耗限额》(GB 21346)、《氧化铝企业单位产品能源消耗限额》(GB 25327)、《铝工业污染物排放标准》(GB 25465)、《清洁生产标准 氧化铝业》(HJ 473)、《清洁生产标准 电解铝业》(HJ/T 187)、《循环经济评价 铝行业》(GB/T 33858-2017)、《铝行业规范条件》等相关标准,但还没有高铝粉煤灰资源化利用相关标准。

三、与有关法律法规的关系

符合《粉煤灰综合利用管理办法》,符合GB 25465《铝工业污染物排放标准》、GB 18599《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》相关标准的要求。

与《中华人民共和国循环经济促进法》的关系:该法明确要求,国务院标准化主管部门会同国务院循环经济发展综合管理和环境保护等有关主管部门建立健全循环经济标准体系,制定和完善节能、节水、节材和废物再利用、资源化等标准。

四、主要起草工作过程

(一)成立起草任务工作组

为了开展项目任务研究,内蒙古自治区标准化院积极组织成立任务工作组,明确工作组成员分工及计划安排,制定任务管理工作总体方案等重要事宜。与课题承担单位签订任务书,明确任务分工,按计

划全面启动任务研究工作。

(二)确定工作计划和标准制定原则

按照工作任务要求,工作组对任务进行了分解,制定了标准起草工作计划和任务分工表。

为保证标准的先进性和适用性,标准起草任务工作组在充分讨论和研究的基础上,明确了指标选择与确定的以下原则:

1.系统性原则。以国家现行行业标准指标为基础,结合企业现有高铝粉煤灰提取氧化铝循环利用的关键工艺环节及技术调研结果确定主要技术经济指标,系统分析,将总指标逐层分解,达到系统最优化。

2.科学性原则。面向行业的循环经济评价指标体系,从高铝粉煤灰提取氧化铝的经济效益、社会效益、环境效益多方面出发,全面反映企业开展循环水平。根据这一原则,要求指标的概念要明确,内涵和外延要清楚,统计和计算方法要科学,技术水平与生产实际要相统一。

3.可行性和可操作性原则。评价指标体系简繁适中,计算评价方法简便易行,评价指标的选择,尽可能与现行计划口径、统计口径、会计核算口径相一致。 (三)开展标准研讨会

截至目前,内蒙古标准化院参与了课题组的4次季度会议及一次中期检查会,并组织承办了第三次会议。此外,内蒙古标准化院召集大唐国际高铝煤炭研发中心、中国矿业大学、建材检测机构、建材相

关生产企业等单位分别于2016年12月、2017年2月、2017年4月、2017年5月召开了4次标准研讨会,就高铝粉煤灰提取氧化铝标准、产业链其他废弃物利用标准进行了研讨,推进了任务中标准的研制和标准体系的构建,并为进一步开展标准应用试点奠定基础。 (四)形成标准草案

按照工作计划和工作方案要求,标准起草工作组首先收集和梳理了国内外有关研究进展和先进国家的相关标准、法规等文献资料,掌握了有关标准现状;并对我国现有循环经济评价 铝行业相关标准当中的术语、分级方法和分级指标等技术内容进行了归纳和总结,为标准文本的编制奠定理论基础。分别于2016年7月、2017年5月、2018年6赴大唐国际再生资源开发有限公司进行了高铝粉煤灰产业现状调研。同时,在2018年5月赴神华准能集团有限责任公司进行了酸法提取氧化铝技术进行了现场调研。

与大唐国际高铝煤炭研发中心共同开展了高铝粉煤灰提取氧化铝产业链废弃物硅钙渣循环利用标准研究,共同起草发布了《硅钙渣粉煤灰稳定材料路面基层应用规范》、《用于水泥中的硅钙渣》、《用于混凝土和砂浆中的硅钙渣复合矿物掺合料》3项地方标准,构建了“粉煤灰循环利用标准体系”框架,该体系包括基础通用、收集储存运输、循环利用技术、废弃物处置、综合评价等5个子体系。同时,汇总了现行或计划中的相关国家标准、行业标准,共梳理国家标准22项(其中国标计划6项),行业标准15项。经过梳理形成标准草案。

(五)形成标准征求意见稿

2018年9月,形成了循环链接技术规范 高铝粉煤灰提取氧化铝国家标准征求意见稿。

五、标准的主要内容

围绕我国典型资源高铝煤炭及煤-电-铝产业链特色及标准需求,以产业典型废弃物高铝粉煤灰为研究对象,开展高铝粉煤灰提取氧化铝废弃物循环利用关键技术标准研究。通过梳理企业现有高铝粉煤灰提取氧化铝循环利用的关键工艺环节及技术、安全环保要求等,形成高铝粉煤灰提取氧化铝典型废弃物循环利用技术规范。

由于目前仅有大唐国际发电股份有限公司实现高铝粉煤灰提取氧化铝规模化、产业化发展,生产的氧化铝符合YS/T 803-2012《冶金级氧化铝》,完全链接应用于下游电解铝产业。故本标准技术内容依托于大唐国际发电股份有限公司的高铝粉煤灰提取氧化铝技术。

(一)术语定义

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。

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.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。

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。


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