一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用酸法從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，包括：（1）將研磨后的粉煤灰用硫酸進(jìn)行浸出，過(guò)濾分離后得到高硅渣；（2）將步驟（1）得到的濾液蒸發(fā)濃縮后冷卻，得到含有雜質(zhì)的硫酸鋁晶體；（3）將步驟（2）得到的硫酸鋁晶體重新用鹽酸進(jìn)行溶解，并通入氯化氫氣體使溶液過(guò)飽和，得到氯化鋁晶體；（4）將步驟（3）得到的氯化鋁晶體進(jìn)行熱解，得到高純氧化鋁和氯化氫氣體，氯化氫氣體循環(huán)利用。本發(fā)明粉煤灰中鋁回收率高，可達(dá)到85%以上，提取后的殘?jiān)坎蛔慊伊康?0%，硫酸和鹽酸都無(wú)須再生便可循環(huán)使用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
【專利說(shuō)明】一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉煤灰高值化利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用酸法從循環(huán)流化床粉煤灰 中提取氧化鋁的新方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)煤電工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)了固體廢棄物粉煤灰排放量的急劇增 力口，到2007年，我國(guó)粉煤灰的年排放量已超過(guò)2億噸，且仍在逐年增加，累計(jì)堆存量超過(guò)25 億噸。大量排放的粉煤灰既占用大量土地，又對(duì)土壤，水資源和空氣造成嚴(yán)重污染。因此， 粉煤灰的綜合利用已成為當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 目前，粉煤灰已在建工，建筑等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，盡管用量較大，但其消化量遠(yuǎn) 遠(yuǎn)趕不上排放量的增長(zhǎng)，且屬于低附加值，低技術(shù)含量的粗放式利用。另一方面，粉煤灰中 含有豐富的鋁、硅、鐵等有用元素，其中二氧化硅含量40?60%，氧化鋁含量17?50%，氧化 鐵含量2?15%，從粉煤灰中把這些有用物質(zhì)提取出來(lái)，成為粉煤灰高值化利用的熱點(diǎn)。而 當(dāng)前粉煤灰高值化利用主要集中在氧化鋁的提取方面。
[0004] 國(guó)內(nèi)外處理粉煤灰大致可分為堿法和酸法。上世紀(jì)六十年代,波蘭就利用堿石灰 燒結(jié)法從粉煤灰中提取氧化鋁，建成了年產(chǎn)5000噸氧化鋁及35萬(wàn)噸水泥的實(shí)驗(yàn)工廠。我 國(guó)安徽省冶金研究所和安徽水泥研究院在八十年代聯(lián)合申報(bào)了由石灰石燒結(jié)，碳酸鈉溶出 從粉煤灰中提取氧化鋁，殘?jiān)糜谏a(chǎn)水泥的成果，并通過(guò)了專家鑒定。雖然堿法處理粉煤 灰報(bào)道很多，但目前未見工業(yè)化的報(bào)道。其原因是堿法工藝冗長(zhǎng)，設(shè)備投資大，能耗高，成本 高，而且產(chǎn)生的殘?jiān)渴欠勖夯业臄?shù)倍，殘?jiān)瞥傻拇罅克嗑偷劁N售困難，綜合效益差， 因而阻礙了堿法在粉煤灰綜合利用方面的應(yīng)用。
[0005] 與堿法相比，酸法處理粉煤灰有明顯的優(yōu)勢(shì)。酸法在有效提取氧化鋁的同時(shí)，可以 得到硅產(chǎn)品，進(jìn)一步處理后可制成白炭黑而出售。酸法工藝設(shè)備投資小，能耗低，成本亦低， 殘?jiān)啃?。但是酸法工藝也存在一些?wèn)題：（1)耐酸設(shè)備，特別是高壓耐酸設(shè)備造價(jià)昂貴； (2)鋁鹽溶液除鐵困難；（3)從有用成分濃度低的廢氣中再生酸較難；（4)鋁為三價(jià)元素，溶 解單位質(zhì)量Al2O3需要大量酸；（5 )煅燒分解含結(jié)晶水多的鋁鹽水合物的困難很多，而且熱 耗大；（6)粉煤灰酸浸反應(yīng)鋁浸出率低，特別用煤粉爐粉煤灰時(shí)，浸出率不到50%。上述諸多 問(wèn)題中尤其是問(wèn)題（2)和（3)比較棘手，解決難度大，直接影響了酸法工藝的工業(yè)應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)當(dāng)前酸法工藝存在的問(wèn)題，特別是鋁鹽溶液除 鐵困難以及從有用成分濃度低的廢氣中再生酸較難的問(wèn)題，提供一種利用酸法從粉煤灰中 提取氧化鋁的方法，鋁鹽溶液不需要除鐵，酸溶液不需要再生而直接循環(huán)利用。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，包括 以下步驟： 1)將來(lái)自于循環(huán)流化床的粉煤灰研磨至200?400目，研磨后的粉煤灰與濃度60%? 98%硫酸按1:1?6的重量比混合，加熱至180?240°C反應(yīng)1?3小時(shí)，反應(yīng)完成后過(guò)濾 分離洗滌得到高硅渣； 2) 將步驟1)得到的濾液蒸發(fā)濃縮后冷卻到0?5°C，析出含有雜質(zhì)的硫酸鋁晶體； 3) 將步驟2)得到的硫酸鋁晶體重新用濃度25%?36%鹽酸進(jìn)行溶解，所加硫酸鋁晶體 與鹽酸的重量比為1:0. 5?1，溶解溫度80?120°C，并通入氯化氫氣體使溶液過(guò)飽和，析 出氯化鋁晶體； 4) 將步驟3)得到的氯化鋁晶體經(jīng)分離洗滌后在1000?IKKTC下進(jìn)行焙燒，得到高純 氧化鋁和氯化氫氣體，氯化氫氣體返回步驟3)循環(huán)利用。
[0008] 所述的步驟1)中高硅渣分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。
[0009] 所述的步驟1)中高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌或采用一級(jí)、二 級(jí)或多級(jí)平流洗滌中的一種。
[0010] 所述的步驟1)中得到的高硅渣主要成分是二氧化硅，可用于制備白炭黑、硅膠或 其它商娃廣品。
[0011] 所述的步驟2)中析出硫酸鋁晶體后的溶液為硫酸，該硫酸返回步驟1)循環(huán)利用。
[0012] 所述的步驟3)中析出氯化鋁晶體后的溶液為鹽酸，直接返回到流程中循環(huán)利用。
[0013] 所述的步驟4)中氯化鋁晶體分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。
[0014] 本發(fā)明所處理的粉煤灰其化學(xué)成分主要為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵，三者對(duì)應(yīng)的 含量(質(zhì)量比重)分別為40?60%、17?50%、2?15%。超出此范圍的粉煤灰也可以參照此 方法處理。
[0015] 與其它處理粉煤灰的方法，特別是與其它酸法工藝相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在： 1采用循環(huán)流化床粉煤灰為原料，粉煤灰中鋁、硅活性高，可在硫酸溶液中充分浸出，鋁 的浸出率高，可達(dá)90%以上； 2鋁鹽溶液不需要單獨(dú)除鐵，從而解決了酸溶液除鐵困難的問(wèn)題； 3提取過(guò)程中所用的酸溶液不需要再生而直接循環(huán)利用，不存在其它酸法工藝中從濃 度低的廢氣中再生酸較難的問(wèn)題； 4工藝流程簡(jiǎn)單，投資低，整個(gè)工藝技術(shù)中酸、氣體均可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成 二次污染。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 (1)將某地循環(huán)流化床高鋁粉煤灰(化學(xué)組成見表1)研磨至200目，研磨后的粉煤灰與 濃度85%硫酸按1:4的重量比混合，加熱至200°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完成后經(jīng)過(guò)濾分離洗滌 得到高硅渣。
[0018] (2)將步驟（1)得到的濾液蒸發(fā)濃縮后冷卻到:TC，析出硫酸鋁，過(guò)濾分離后得到 含有雜質(zhì)的硫酸鋁晶體，濾液為硫酸，返回到流程中循環(huán)利用。
[0019] (3)將步驟（2)得到的硫酸鋁晶體用濃度31%鹽酸(硫酸鋁晶體與鹽酸的重量比為 1:0. 8)在KKTC溶解，并通入氯化氫氣體使溶液過(guò)飽和，析出氯化鋁，過(guò)濾分離洗滌后得到 氯化鋁晶體，濾液為鹽酸，返回到流程中循環(huán)利用。
[0020] (4)將步驟（3)得到的氯化鋁晶體在1050°C下進(jìn)行焙燒，得到高純氧化鋁和氯化 氫氣體，氯化氫氣體返回步驟（3)循環(huán)利用。經(jīng)計(jì)算知粉煤灰中鋁的回收率約為88%。
[0021] 表1某地循環(huán)流化床高鋁粉煤灰化學(xué)組成

【權(quán)利要求】
1. 一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟： 將來(lái)自于循環(huán)流化床的粉煤灰研磨至200?400目，研磨后的粉煤灰與濃度60%?98% 硫酸按1:1?6的重量比混合，加熱至180?240°C反應(yīng)1?3小時(shí),反應(yīng)完成后過(guò)濾分離 洗滌得到高硅渣； 將步驟1)得到的濾液蒸發(fā)濃縮后冷卻到0?5°C，析出含有雜質(zhì)的硫酸鋁晶體； 將步驟2)得到的硫酸鋁晶體重新用濃度25%?36%的鹽酸進(jìn)行溶解，硫酸鋁晶體與鹽 酸的重量比為1:0. 5?1，溶解溫度為80?120°C，并通入氯化氫氣體使溶液過(guò)飽和，析出 氯化鋁晶體； 步驟3)得到的氯化鋁晶體經(jīng)分離洗滌后在1000?1KKTC下進(jìn)行焙燒，得到高純氧化 鋁和氯化氫氣體，氯化氫氣體返回步驟3)循環(huán)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在 于：步驟1)中高硅渣分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在 于：步驟1)中高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌或采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)平 流洗滌中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在 于：步驟4)中氯化鋁晶體分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在 于：步驟2)中析出硫酸鋁晶體后的硫酸溶液返回步驟1)循環(huán)利用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5述的一種從循環(huán)流化床粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在 于：步驟3)中析出氯化鋁晶體后的鹽酸溶液，直接返回到流程中循環(huán)利用。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK104445308SQ201310420612
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】馬家玉 申請(qǐng)人:貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司