專利名稱：一種從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉煤灰的資源化綜合利用，涉及一種從粉煤灰中提取二氧化硅 和氧化鋁的方法，具體是涉及一種先從粉煤灰中提取出二氧化硅，使剩余灰渣的鋁硅比>2,再利用石灰或堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁，殘?jiān)米魈盍匣蛑苽渌嗟姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
燃煤電廠排放的大量粉煤灰對(duì)周圍的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然生態(tài)造成了嚴(yán)重的污 染和破壞，綜合利用粉煤灰已經(jīng)成為一項(xiàng)迫切的需要解決的課題。粉煤灰也是一種礦產(chǎn)資源。粉煤灰中一般含Al幾約為15~40%,含Si02大 都在40%以上，有些地方的粉煤灰含Al2O.3在40y。以上，含Si02約50。/。，屬高鋁粉 煤灰。
我國火力電廠每年排放4億多噸粉煤灰，其中高鋁粉煤灰排放量不少于1 億噸。如果能將這些廢棄的高鋁粉煤灰資源充分回收利用，每年可以生產(chǎn)3000 多萬噸Al20"遠(yuǎn)高于我國現(xiàn)有Al203的總產(chǎn)能。我國鋁土礦儲(chǔ)量僅為世界平均儲(chǔ) 量的1/10,因此，高鋁粉煤灰資源的利用，對(duì)于我國鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有 重要的戰(zhàn)略意義。
從粉煤灰中提取Al203的方法分為酸法和堿法兩類。利用酸法提取Al20"在 有效提取粉煤灰中的鋁氧化物時(shí)，可以避開二氧化硅的危害。但酸法提取的缺 點(diǎn)是在浸取氧化鋁時(shí)，也將粉煤灰中的許多可溶出的雜質(zhì)如鐵、鈦、鎂等帶入 了溶液，須增添后序處理工序；再就是酸法提鋁的設(shè)備需要有很好的耐酸腐蝕 性，反應(yīng)設(shè)備制造有相當(dāng)?shù)碾y度；酸法提鋁的工藝能耗高，需有一定的環(huán)保投 入。
上世紀(jì)60年代，波蘭就利用堿石灰燒結(jié)法自粉煤灰中提取人1203,建成了年 產(chǎn)5000噸Al力3及35萬噸水泥的實(shí)驗(yàn)工廠。我國安徽省冶金研究所和合肥水泥研究院在80年代申報(bào)了用石灰石燒結(jié)、碳酸鈉溶出自粉煤灰中提取Al203,殘?jiān)?用于生產(chǎn)水泥的成果，于1982年3月通過專家鑒定。寧夏自治區(qū)建材研究所研 究的堿石灰燒結(jié)法自粉煤灰中提取A1203、殘?jiān)a(chǎn)水泥工藝于1987年9月由寧 夏自治區(qū)科委組織鑒定。2004年12月，內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳召開了蒙西高新技 術(shù)集團(tuán)有限公司研究開發(fā)的"粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)"項(xiàng)目科 技成果鑒定會(huì)，該集團(tuán)自主完成了近5000噸級(jí)的中試。雖然關(guān)于堿法提取A1力3 的報(bào)道很多，但目前尚未見到過采用上述工藝方法半工業(yè)化和工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn) 的報(bào)道。其原因是用堿法處理高硅含鋁粉煤灰的工藝繁長，運(yùn)作物料量大，設(shè) 備投資亦大，能耗高，成本高，而且產(chǎn)生的殘?jiān)渴欠勖夯伊康臄?shù)倍，用殘?jiān)?制成的大量水泥就地銷售有限，綜合經(jīng)濟(jì)效益差，綜合利用水平低，因而阻礙 了堿法在綜合利用粉煤灰方面的應(yīng)用。目前世界上90%的Al^都是釆用拜爾法生產(chǎn)的。但是拜爾法生產(chǎn)要求原礦 的鋁硅比比較高，需要>7，對(duì)于3<鋁硅比<7的鋁土礦，直接釆用拜爾法生 產(chǎn)A1A是不經(jīng)濟(jì)的，需要對(duì)礦粉進(jìn)行配堿配鈣燒結(jié)處理，或用其他復(fù)雜方法提 取Al20"由此導(dǎo)致生產(chǎn)成本較拜爾法提高20~50美元/噸。粉煤灰的銷硅比一 般小于1，更是無法套用現(xiàn)成的拜爾法工業(yè)設(shè)備直接提取Al203。本申請(qǐng)人的200710061662號(hào)專利申請(qǐng)?zhí)峁┝?一種從粉煤灰中提取二氧化硅和氧化鋁的方法，該方法是先利用酸浸、堿浸或焙燒的方法對(duì)粉煤灰進(jìn)行活化 處理，再以質(zhì)量濃度大于40%的NaOH溶液浸硅，將其中的硅以硅酸鈉的形式溶 出，使堿浸渣的鋁硅比>2后，再配入CaO或CaC03煅燒成熟料，以拜爾法制備 氧化鋁，取鋁后的余渣用于生產(chǎn)水泥。該方法突破了高硅鋁料提鋁除硅的傳統(tǒng) 理論觀念東縛，率先提出了先提硅后提銀的全新的利用高鋁粉煤灰類高硅鋁資 源生產(chǎn)氧化鋁的方法。然而，本申請(qǐng)人進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過更簡單的烘干 或研磨處理，也可以達(dá)到上述先提硅，再提鋁的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從高鋁粉煤灰中提取二氧化硅后，使余灰鋁硅比>2,可以直接利用現(xiàn)有工藝生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁的方法。 本發(fā)明從粉煤灰中先提硅后提鋁的具體方法包括1) .以質(zhì)量濃度大于40%的NaOH溶液于80 15(TC下浸取粉煤灰，將其中 的硅以硅酸鈉的形式溶出，分離后得到硅酸鈉溶液和鋁硅比>2的堿浸渣；2) .溶出的硅酸鈉溶液蒸濃成不同濃度的硅酸鈉溶液，或者利用碳分的方 法制備白炭黑；3) .用堿石灰燒結(jié)法或石灰石燒結(jié)法處理堿浸渣以生產(chǎn)A1(0H)3，進(jìn)而生產(chǎn) A1203;4) .提鋁后的殘?jiān)瞥商盍匣蛴糜谏a(chǎn)水泥。以質(zhì)量濃度大于40%的NaOH溶液浸取粉煤灰，將其中的硅以硅酸 鈉的形式溶出后，應(yīng)用水將浸取液進(jìn)行稀釋，以利于硅酸鈉溶液和堿浸渣的分 離。硅酸鈉溶浪用碳分法制備白炭黑時(shí)，產(chǎn)生的化20)3溶液可以用CaO進(jìn)行苛化 處理，得到的稀NaOH溶液蒸濃至堿浸所需濃度后再循環(huán)使用。用堿石灰燒結(jié)法或石灰石燒結(jié)法處理堿浸渣制備A1(0H)3包括熟料燒成、熟 料浸出、鋁酸鈉溶液脫硅以及碳酸化分解等步驟，屬于成熟工藝。原有的粉煤灰治理技術(shù)僅限于從粉煤灰中提取氧化鋁，剩余的殘?jiān)坑?來制備水泥，不僅產(chǎn)品的附加值低，而且產(chǎn)量巨大的水泥銷售也是問題。本發(fā) 明則將粉煤灰中的大部分硅提取出來制成液態(tài)硅酸鈉或白炭黑，延伸了硅資源 的產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品的附加值得到大幅度提高。同時(shí)，先將粉煤灰中的硅有效提取 出來，也提高了堿浸渣中的鋁硅比，使之成為了可用較低成本提取氧化鋁的原 料，提升了粉煤灰的資源化利用價(jià)值。用本發(fā)明方法提鋁后的殘?jiān)啃?，這些 殘?jiān)纯捎糜谥苽涮盍希部捎脕砩a(chǎn)水泥。本發(fā)明的工藝流程簡約，可以充分利用粉煤灰中的各種有用元素，產(chǎn)品成
本低，是一個(gè)極具前景的粉煤灰資源化綜合利用產(chǎn)業(yè)化方法。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將100kg平均粒徑< 20jim, A1A含量> 40%的粉煤灰在低于400'C下烘干后， 移入反應(yīng)釜中，加入80。/。NaOH溶液150L，在115 ~ 125。C下攪拌煮浸lh,然后加 入200L水或稀堿液稀釋過濾，即得到Si02濃度為118g/L的硅酸鈉溶液310L和 65kg鉬硅比約為3.25的堿浸渣。將118g/L硅酸鈉溶液稀釋至60g/L后，移至碳分釜中，通入C02氣體，在 70 85'C下攪拌碳分至pH-9，停止碳分，過濾分離，得到約35kg白炭黑，其 Si02含量〉98. 5%。碳分后的濾液與CaO混合，于75'C完成苛化后，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，使其濃度達(dá)到堿浸灰使用濃度，返回堿浸工序循環(huán)使用。將提硅后的堿浸渣按CaO : SiO"2配鈣、Na20 : Al203+Fe203 >l : 1. 1配堿后制漿，于950 135(TC煅燒制成熟料。將熟料用稀堿液溶浸，并固液分離。脫硅 后的濾液移入碳分釜中，通入C02氣體進(jìn)行碳酸化分解，以析出A1(0H)3,至溶 液的pH-8，過濾分離，即可得到34kgAl(OH)3。 Al (0H)3經(jīng)洗滌后，可以煅燒分解成A1203。提鋁后的殘?jiān)?jīng)適當(dāng)?shù)墓に囂幚砜色@得性能很好的填充料；也可經(jīng)適當(dāng)處 理用于生產(chǎn)水泥。 實(shí)施例2取100kg于20(TC烘干的平均粒徑《2(Vm， Al^含量41%的粉煤灰移入反應(yīng) 釜，加入70%的NaOH溶液160L，在120。C下攪拌煮浸2h,再加入200L水或稀 堿液稀釋后過濾，即得到Si02濃度為113g/L的硅酸鈉溶液300L和66kg鋁硅比 > 3的堿浸渣。硅酸鈉溶液和堿浸渣的后序處理同實(shí)施例1。
實(shí)施例3取100kg粒度《20^un的粉煤灰，在85(TC下烘干并除C后移入堿浸釜，加 入60%的NaOH溶液220L，在125。C下攪拌煮浸2. 5h，用MOL的稀堿液稀釋過 濾，即可得到Si02含量為110g/L的硅酸鈉溶液350L，同時(shí)得到鋁硅比〉4的堿 浸渣約65kg。硅酸鈉溶液和堿浸渣的后序處理同實(shí)施例1。實(shí)施例4將電廠排出的濕態(tài)粉煤灰100kg直接泵入球磨機(jī)中研磨至粒度《30jim,測 取灰中的含水量，按NaOH重量百分比濃度70y。配液，在U0 13(TC下攪拌煮浸 2h，用200L稀堿液稀釋過濾，即得到Si02濃度為103g/L的硅酸鈉溶液310L和 約66kg的鋁硅比>3的堿浸渣。硅酸鈉溶液和堿浸渣的后序處理同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1、一種從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法，包括1).以質(zhì)量濃度大于40％的NaOH溶液于80～150℃下浸取粉煤灰，將其中的硅以硅酸鈉的形式溶出，分離后得到硅酸鈉溶液和鋁硅比≥2的堿浸渣；2).溶出的硅酸鈉溶液蒸濃成不同濃度的硅酸鈉溶液，或者利用碳分的方法制備白炭黑；3).用堿石灰燒結(jié)法或石灰石燒結(jié)法處理堿浸渣以生產(chǎn)Al(OH)3，進(jìn)而生產(chǎn)Al2O3。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法，其特征是還包括提鋁后的殘?jiān)瞥商盍匣蛴糜谏a(chǎn)水泥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法，其特征是碳分 制備白炭黑時(shí)產(chǎn)生的NaCOr溶液用CaO苛化處理，制成NaOH溶液循環(huán)使用。
全文摘要
一種從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法，是以質(zhì)量濃度大于40％的NaOH溶液浸取粉煤灰，將其中的硅以硅酸鈉的形式溶出，分離后得到硅酸鈉溶液和鋁硅比≥2的堿浸渣，溶出的硅酸鈉溶液蒸濃成不同濃度的硅酸鈉溶液，或者利用碳分的方法制備白炭黑，堿浸渣以堿石灰燒結(jié)法或石灰石燒結(jié)法生產(chǎn)Al(OH)₃并進(jìn)而生產(chǎn)Al₂O₃，提鋁后的殘?jiān)瞥商盍匣蛴糜谏a(chǎn)水泥。本發(fā)明突破了原來直接從粉煤灰中提取氧化鋁的思路，采用先提硅，再提鋁的全新工藝路線，提高了堿浸渣中的鋁硅比，簡化了氧化鋁的提取工藝，提高了粉煤灰中鋁的提取率。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101125656SQ20071006253
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者秦晉國, 顧松青 申請(qǐng)人:平朔煤炭工業(yè)公司