Effect of mechanical activation on alumina extraction from coal fly ash

ABSTRACT

Aiming at the low efficiency and high energy consumption of the current sodium carbonate activation + acid leaching process for alumina extraction from coal fly ash, in this study, mechanical activation was used for the pretreatment of fly ash-sodium carbonate mixed raw materials. The results indicate that: (1)After mechanical activation, the roasting temperature is reduced by 100°C, the roasting time is shortened by 20 minutes, the molar ratio of Na₂CO₃-Al₂O₃ is reduced by 0.1, and the aluminum leaching rate is improved. (2)Mechanical activation did not change the phase composition of the material and the phase change law during the roasting process but accelerated the reaction process. (3) Mechanical activation is mainly through mechanical force to change the microscopic morphology and structure of particles, increase the contact area and particle confusion of coal fly ash and sodium carbonate reactions, increase the reaction activity point, and decrease the activation energy required for the reaction, thereby promoting the reaction process.

Visant la faible efficacité et la consommation d’énergie élevée du procédé actuel d’activation du carbonate de sodium + lixiviation acide pour l’extraction de l’alumine des cendres volantes, dans cette étude, on a utilisé l’activation mécanique pour le pré-traitement des matières premières mélangées de cendres volantes-carbonate de sodium de telle sorte que la température de grillage requise, le temps de grillage et la quantité de carbonate de sodium ajoutée soient considérablement réduits et que le taux de lixiviation de l’alumine soit effectivement améliorée. Les résultats montrent que: (1) Après activation mécanique, la température de grillage est réduite de 100°C, le temps de grillage est raccourci de 20 minutes, le rapport molaire Na₂CO₃-Al₂O₃ est réduit de 0.1 et le taux de lixiviation de l’aluminium est amélioré. (2) L’activation mécanique n’a pas modifié la composition des phases du matériau ni la loi de changement de phase durant le procédé de grillage, mais a accéléré le procédé de réaction. (3) L’activation mécanique se fait principalement par force mécanique pour modifier la morphologie et la structure microscopiques des particules, augmenter la surface de contact et la confusion de particule des réactions de cendres volantes de charbon et de carbonate de sodium, augmenter le point d’activité de réaction et réduire l’énergie d’activation requise pour la réaction, afin de promouvoir la faible activité de la mullite dans les cendres volantes de charbon en un matériau d’aluminosilicate à activité élevée et facile à réagir directement avec l’acide, afin d’améliorer le taux de lixiviation.

KEYWORDS:

• Coal fly ash
• mechanical activation
• mullite
• leaching rate
• microstructure

Disclosure statement

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Funding

This work is financially supported by the Yunnan Young and Middle-aged Academic and Technical Leaders Reserve Talents Project (NO. 202005AC160033); Ten Thousand Talent Plans for Young Top-notch Talents of Yunnan Province (NO. YNWRQNBJ-2019-222).