粉煤灰是燃煤电厂等高耗煤企业产生的主要固体废弃物是我国排量最大的工业废渣之一年产生量高达亿吨且每年全国仍以近亿吨的存量递增累积堆存量已达多亿吨严重污染环境和阻碍煤炭产业可持续发展粉煤灰中富含铝和硅还有稀缺金属锂和镓如何让粉煤灰变废为宝实现高效利用是我国资源综合利用面临的重要问题也是国家推进节能环保战略新兴产业的重大需求日前在国家重点研发计划重点专项支持下山西大学资源与环境工程研究所研发团队攻克关键技术实现了常压自压两段温和酸浸协同提取粉煤灰中的铝锂镓元素为粉煤灰高值化利用提供了重大原创性技术支撑
锁定目标从粉煤灰中协同提取铝锂镓月日记者走进山西大学资源与环境工程研究所实验室粉煤灰高值利用关键技术与示范项目团队正在进行多项深化基础数据验证实验山西大学副校长项目负责人程芳琴教授介绍我国粉煤灰综合利用率已达但主要应用在水泥混凝土路面砖等建材建工行业利用途径单一利用率有限而在山西北部和内蒙古中西部产生了大量高铝粉煤灰其中富集的高价值铝元素及锂镓等稀散元素往往被抛弃主要原因是从粉煤灰中提取有价元素的技术不成熟高铝粉煤灰含有的氧化铝达到中低品位铝土矿的铝含量要求而且高铝粉煤灰中的锂镓含量也能达到工业开采品位
铝的提取产品包括氧化铝氯化铝硫酸铝等分别可用于多种工业领域环保领域等锂镓则是航空航天电子产品等重要行业必需的贵重稀缺金属材料每吨价值高达多万元和多万元具有重要的战略价值程芳琴介绍她们研发的粉煤灰高值利用技术就是利用科技手段让粉煤灰实现最大经济效益社会效益和生态效益也就是说在低成本低能耗低渣量状态下从高铝粉煤灰中协同提取铝锂镓和实现高附加值利用程芳琴带领团队历经多年攻关终于打开了粉煤灰高效利用之门正致力于产业化应用突破关键技术绿色工艺能耗低操作简便用专业术语说我们攻克了多场耦合活化非晶相与晶相深度剥离低浓度锂镓高效富集分离等关键技术实现了常压自压两段酸浸工艺提取铝锂镓系列产品程芳琴介绍说通俗点儿解释就是此工艺实现了协同提取生产氯化铝聚合氯化铝硫酸铝碳酸锂金属镓等系列产品而且废渣资源化利用流程短操作简单无三废排放团队成员后副教授崔静磊带着记者在实验室参观时简要介绍了实验流程说我们的核心技术和工艺就是实现了低温常压状态下一个流程提取铝锂镓崔静磊告诉记者一般传统的工艺需要的高温和MPa而他们只需要的温度和常压且酸和粉煤灰在溶解和反应的过程中热量实现了充分的利用大大节约了能耗低温常压情况下反应条件变温和设备材料变普通投资减少了工人操作也简单了崔静磊说团队中负责产业化应用的薛芳斌教授说我们分别与中科院过程所和太原理工大学等科研院校合作研发了锂镓富集的选择性吸附材料离子印迹材料以及离子液体萃取材料有了这些技术支撑就像捡豆子一样可以把粉煤灰中的铝锂镓分别分离分别吸附分别提取他们首先在实验室完成了全过程操作去年月常压自压两段酸浸工艺在山西天一纳米材料科技有限公司进行了技术验证
据测算我国山西北部和内蒙古中西部高铝煤约有亿吨高铝粉煤灰中的氧化铝资源总量在亿吨以上锂和镓资源量分别在万吨万吨以上目前积存的高铝粉煤灰总量已经超过亿吨而且每年还在以万吨的幅度增长如果采用常压自压两段酸浸工艺提取铝锂镓工艺技术万吨年粉煤灰处理装置可生产约万吨结晶氯化铝万吨聚合氯化铝联产吨金属镓吨电池级碳酸锂实现年销售收入亿元以上
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