一種分離循環(huán)流化床粉煤灰中氧化鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉煤灰資源化利用方法，具體講涉及一種分離循環(huán)流化床粉煤灰 中氧化鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃煤發(fā)電是世界各國普遍采用的電力生產(chǎn)方式之一，燃煤產(chǎn)生的大量粉煤灰的有 效利用已成為世界性課題。目前，我國超過70%的電力是由燃煤發(fā)電產(chǎn)生的，全國煤炭的產(chǎn) 量大約30%用于發(fā)電，由此產(chǎn)生的粉煤灰如果利用量不足，不僅占據(jù)大量土地，造成嚴重的 環(huán)境污染，也是一種資源的浪費。
[0003] 流化床粉煤灰由于其低溫循環(huán)燒結(jié)的特點，循環(huán)流化床灰無法形成玻璃相而導致 活性相對較低，加之流化床灰在燒結(jié)過程中，添加有過量的石灰，對其本身的凝膠時間和強 度產(chǎn)生較大的影響，使流化床粉煤灰活性較低，水化后無法凝固成具有一定強度，不能像常 規(guī)鍋爐灰一樣用于鋪路、建筑、固井等領(lǐng)域。所以流化床粉煤灰只能使用掩埋的方式處理， 埋下環(huán)境不利影響的禍根。故如何有效處理循環(huán)流化床粉煤灰成為迫在眉睫的問題。
[0004] 從另一角度講，粉煤灰中富含多種氧化物，如AI2O3，Si〇2，F(xiàn)e2〇3，F(xiàn)eO，CaO，MgO，S0 3， Na20，K20等，此外還含有少量的稀土元素。將這些氧化物從粉煤灰中分離提取出來并制備得 到相應(yīng)的高附加值的產(chǎn)品，不僅能夠產(chǎn)生較高的社會經(jīng)濟利用價值，也可緩解粉煤灰對環(huán) 境的危害。
[0005] 粉煤灰的綜合利用研究，特別是從粉煤灰中分離提取氧化鋁的研究，自上世紀40 年代至今，國內(nèi)外的許多專家、學者在此研究上進行了大量工作并提出了多種分離提取方 法。但是在提取分離氧化鋁時，將氧化鐵作為雜質(zhì)處理掉，并沒有將粉煤灰中Fe 203和FeO回 收再利用，造成資源的嚴重浪費。
[0006] 而氧化鐵作為一種無機顏料，廣泛應(yīng)用于油漆、橡膠、塑料化妝品、建筑精磨材料、 精密五金儀器、光學玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高級合金鋼等領(lǐng)域。
[0007] 目前，國內(nèi)外學者針對從粉煤灰中分離提取氧化鐵提出了一些方法，例如:氧化鈣 燒結(jié)法、堿石灰燒結(jié)法等等，但這些方法由于工藝條件限制、氧化鐵回收率低、耗能大、生產(chǎn) 成本高、排渣量大等原因，造成分離提取氧化鐵實施效果差。
[0008] 本發(fā)明的目的是利用稀磷酸與普通循環(huán)流化床粉煤灰低溫水熱反應(yīng)，使粉煤灰中 全部的Fe203、Fe0以及部分非晶態(tài)Al 2〇3的溶出，再利用丙酮分離提取溶液中的Fe203、Fe0,最 終得到純度較高的氧化鐵產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種在低溫條件下利用磷酸和丙酮提取粉煤灰中氧化鐵的 方法。
[0010] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括利用磷酸與粉煤灰低溫水熱反應(yīng)，使粉煤灰中全部的 Fe203、Fe0及部分非晶態(tài)Al2〇3溶出，再利用丙酮分離提取溶液中的Fe 203、Fe0來得到高純度 的氧化鐵。本發(fā)明提供的技術(shù)方案制作工藝簡單、降低生產(chǎn)成本、充分利用了粉煤灰的資 源，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0011] 實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案如下：
[0012] -種分離循環(huán)流化床粉煤灰中氧化鐵的方法，所述制備方法包括如下步驟：
[0013] 1)磁選分離粉煤灰中的磁珠；
[0014] 2)酸浸：100 °C~120 °C下，按粉煤灰與磷酸的固液比為1:1~1:5的比例將粉煤灰 與濃度為3 %~10 %的磷酸混合，反應(yīng)3~8h;
[0015] 3)固液分離:將反應(yīng)物冷卻至室溫后，抽濾，濾餅用按粉煤灰與水的固液比為2:1 ~1:2的水洗滌，得磷酸鐵與磷酸鋁的溶液；
[0016] 4)丙酮提取磷酸鋁:按丙酮與步驟3)中得到的磷酸鐵與磷酸鋁溶液的體積比為1: 1~3:1配制加丙酮，攪拌3~5min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液；
[0017] 5)處理硫酸鋁濾餅:按磷酸鋁濾餅與丙酮水溶液的固液比1:2~1:5配制加入濃度 為40%~70%的丙酮水溶液，攪拌10~30min后，抽濾，再得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;重復 操作此丙酮水溶液洗滌工序4~6次，最大限度地分離磷酸鐵，最終得含鐵量極低的磷酸鋁 濾餅，并回收濾液；
[0018] 6)氧化鐵回收:按雙氧水與上述全部回收濾液體積比為1:1000~2:1000配制加入 雙氧水，靜置3~5min后，滴加氨水至溶液pH> 8，過濾，得高純度的氫氧化鐵。
[0019] 進一步的，所述粉煤灰為按質(zhì)量百分比計的下述組份：
[0020] Al2〇3+Si〇2+Fe2〇3>50%，Ca0>10%。
[0021] 進一步的，所述粉煤灰為蓬萊灰，按質(zhì)量百分比計的下述組份:Al2〇3,19.25%; Si〇2,49.08% ;Fe2〇3,3.6% ;Ca0，16.34% ;S〇3,4.27% ;燒失量，5.68%。
[0022] 進一步的，所述步驟1)中，用濕式弱磁場磁選機進行濕法磁選分離;所述濕式弱磁 場磁選機磁感應(yīng)強度0.2T，入料速度500mL/min，物料濃度8 %，磁選3~5次。
[0023] 進一步的，所述步驟1)磁選的目的是分離出磁珠，粉煤灰中分離出磁珠的主要成 分為Fe304。因 Fe304的化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易與強酸強堿反應(yīng)，故為使粉煤灰中的氧化鐵全部 分離提取，必須加入磁選步驟。
[0024]進一步的，所述處理硫酸鋁濾餅的另一方法包括:按磷酸鋁濾餅與水固液比3:1~ 1:1配制加水，使磷酸鋁溶解，再按丙酮與溶液的體積比為3:1~12:1配制加丙酮，攪拌3~ 5min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液。
[0025] 進一步的，所述氧化鐵回收另一方法包括：于回收濾液中滴加氨水，至溶液pH> 1 〇，過濾，得高純度的氫氧化鐵。
[0026] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0027] 1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能充分高效提取粉煤灰中的氧化鐵。
[0028] 2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，利用低溫反應(yīng)的方法處理粉煤灰，對設(shè)備無特殊要求。
[0029] 3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可將粉煤灰中的氧化鋁溶出90 %~96 %，氧化鐵溶出 98% ~100%〇
[0030] 4、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，粉煤灰經(jīng)磁選后，磁珠的回收率達85%以上，磁珠粒徑 在20~30um;從粉煤灰中回收磁珠成本較低，除磁珠后的粉煤灰中非磁性部分鐵含量較低， 更有利于綜合應(yīng)用；用磁珠結(jié)合高梯度磁分離技術(shù)處理廢水，能將廢水中的磷去除率效果 好、效率高、處理量大。
[0031] 5、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，拓寬了粉煤灰綜合利用的范圍。
【具體實施方式】
[0032] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例進一步的對技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033] 實施例1，粉煤灰經(jīng)4次磁選，再與5 %的磷酸按固液比1: 2混合，并在110°C下反應(yīng) 5h;反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后，抽濾得到濾餅后，并用粉煤灰與水的固液比為1:1的水洗滌，得 到磷酸鐵和磷酸鋁的溶液;按丙酮與磷酸鐵和磷酸鋁溶液的體積比為3:1配制加丙酮，攪拌 5min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;按磷酸鋁濾餅與濃度為70%的丙酮水溶液以1:3 的比例混合，攪拌15min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;重復操作此丙酮水溶液洗滌 工序6次，并回收濾液;雙氧水與回收濾液按1:1000的體積比混合，靜置5min后，滴加氨水至 溶液pH> 8，過濾，得氫氧化鐵。
[0034]實施例2，粉煤灰經(jīng)3次磁選，再與8 %的磷酸按固液比1:3混合，并在120 °C下反應(yīng) 6h;反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后，抽濾得到濾餅后，并用粉煤灰與水的固液比為2:1的水洗滌，得 到磷酸鐵和磷酸鋁的溶液;按丙酮與磷酸鐵和磷酸鋁溶液的體積比為2:1配制加丙酮，攪拌 3min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;按磷酸鋁濾餅與濃度為60%的丙酮水溶液以1:5 的比例混合，攪拌30min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;重復操作此丙酮水溶液洗滌 工序4次，并回收濾液;雙氧水與回收濾液按1:1000的體積比混合，靜置3min后，滴加氨水至 溶液pH> 8，過濾，得氫氧化鐵。
[0035] 實施例3，粉煤灰經(jīng)3次磁選，再與3 %的磷酸按固液比1: 2混合，并在100°C下反應(yīng) 4h;反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后，抽濾得到濾餅后，并用粉煤灰與水的固液比為2:1的水洗滌，得 到磷酸鐵和磷酸鋁的溶液;按丙酮與磷酸鐵和磷酸鋁溶液的體積比為1:1配制加丙酮，攪拌 5min后，抽濾，得磷酸鋁濾餅，并回收濾液;按磷酸鋁濾餅與濃度為50%的丙酮水溶液以1:2 的比例混