粉煤灰伴生多金属资源提取的基础研究

Aimed at the problems such as high energy consumptions, low utilization efficiency of valuable elements and large "three wastes" emissions in the existing high-alumina fly ash utilization technology, combined with chlorine metallurgy technology advantage and characteristics of fly ash resource, this project puts forward a clearer and more effective way to treating fly ash by pelletizing - chloride - electrotransformation. This method realizes the efficient utilization of fly ash in whole elements, meanwhile achieves the goal of the whole production process do not need to use the acid and alkali solution and provides clean energy-hydrogen. Around the fly ash pelletizing-chloride process, chloride separation purification process, chloride electrotransformation process and silicon tetrachloride zinc reduction process, the research such as fly ash process mineralogy, fly ash pelletizing process thermodynamics, fly ash chloride pelletizing process chloride multiphase reaction law, the mass energy transformation rule of the chloride of aluminum, gallium electrotransformation into hydroxide, purification of silicon tetrachloride zinc reduction polysilicon preparation process and scare metal element separation and purification process are carried out. This project achieves the efficient utilization valuable elements and low solid waste emissions goals.

针对现有高铝粉煤灰利用技术多存在能耗高、有价组元利用效率低以及三废排放量大等问题，本项目结合氯冶金的技术优势及粉煤灰的资源特点，提出粉煤灰造球-氯化-电转化高效清洁利用新方法。该方法实现了实现粉煤灰中全元素高效利用，生产过程不需要使用酸碱溶液，并可获得清洁能源氢气。本项目拟围绕粉煤灰造球氯化过程、氯化物分离提纯过程、氯化物电转化过程以及四氯化硅锌还原过程，开展粉煤灰的工艺矿物学，粉煤灰造球氯化过程的热力学，粉煤灰造球氯化过程多相反应规律，铝、镓等金属氯化物电转化为氢氧化物的质能转化规律，四氯化硅的高纯化及锌还原制备多晶硅过程，稀散金属元素的分离与提纯过程等内容的研究。解决了粉煤灰有价元素高效利用以及低固体废弃物排放难题。

针对现有高铝粉煤灰利用技术多存在能耗高、有价组元利用效率低以及三废排放量大等问题，本项目结合氯冶金的技术优势及粉煤灰的资源特点，提出了粉煤灰造球-氯化-电转化高效清洁利用新方法。.项目围绕新方法，探索高铝粉煤灰造球-氯化-电转化过程的若干科学问题，取得以下成果：（1）基于高铝粉煤灰的物相组成特性，确定了“球团氯化-氯化铝电转化”处理的新方法；（2）明确了高铝粉煤灰成球特性以及物料配比、成球制度、物料粒度对成球规律和生球团性能的影响机制，为氯化过程高性能球团制备提供重要理论参考；（3）阐释了高铝粉煤灰氯化过程的热力学规律，掌握了氯化过程参数对反应影响的热力学规律；（4）研究了高铝粉煤灰球团氯化过程物质传递规律，并确定了主要限制环节。明确了莫来石碳热氯化反应机理，同时，对粉煤灰中氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化钙的转型过程动力学也进行了研究，明确了粉煤灰及各主要组分的球团氯化过程的动力学特征及控制环节；（5）确定了氯化铝溶液电转化过程参数对转化效果及产物结构的影响特性，并提出了电转化过程的强化措施。通过相关研究，为氯化铝溶液电转化制备氢氧化铝过程提供重要基础，也可为金属氯化物高效转化过程提供提供一种有效途径；（6）阐释了气相氯化产物冷凝分离机制，解决了粉煤灰有价元素高效利用以及低固体废弃物排放难题；（7）确定了含镓、钛矿物在反应过程中的转化特点、存在形态以及分离富集机制，建立了粉煤灰球团氯化过程多组分分离富集机制，实现有价组元高效分离回收。.综上所述，通过本项目的研究工作，形成了具有我国自主知识产权的高铝粉煤灰的造球-氯化-电转化高值化清洁利用的技术原型，解决了粉煤灰有价元素高效利用以及低固体废弃物排放难题，发展并完善了氯冶金的理论，为新方法的工业化应用提供了理论和实验支撑。.发表学术论文34篇，其中SCI26篇，申报国家发明专利13项，其中获批6项；培养研究生11名。