[發明專利]一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法

無效

• 申請號: 200710012997.2
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN101397146A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 李來時;劉瑛瑛;周鳳祿;翟玉春
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂設計研究院
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01F7/30
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司
• 代理人: 張立新

技術領域

本發明涉及一種工業固體廢棄物處理利用生產氧化鋁的方法，尤其涉及一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法。

背景技術

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。目前，我國粉煤灰年排放量上億噸，我國粉煤灰的總堆存量有十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴重污染環境，構成了對生態和環境的雙重破壞。因此開展粉煤灰的綜合利用具有重大現實意義和長遠戰略意義。同樣，我國是一個鋁資源不富有的國家，有資料報道了我國45種主要礦產對2010年需求的保證程度，有10種礦產屬于不能保證，其中包括鋁土礦。按著目前氧化鋁產量的增長速度和鋁土礦開采、利用中的浪費，即使考慮到遠景儲量，我國的鋁土礦的年限也很難達到50年。所以，解決這種資源危機的方法有兩種：一是合理利用現有鋁土礦資源；二是積極找尋并利用其他含鋁資源。而氧化鋁是粉煤灰的主要成分之一，其質量分數一般為15％～40％，最高可達58％。所以，開展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。

目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的研究比較成熟的有石灰石燒結法和堿石灰燒結法，此兩者通稱為堿法。2004年12月內蒙古自治區科技廳召開了蒙西高新技術集團有限公司研究開發的“粉煤灰提取氧化鋁聯產水泥產業化技術”項目科技成果鑒定會，采用的就是改進的堿石灰燒結法，該集團自主完成了近5000噸級的中試，并取得多項專利。但堿法提取粉煤灰中氧化鋁也存在一些問題，主要是①燒結法產生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產1噸的氧化鋁要產生數倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應的銷售半徑，如果當地沒有大型的水泥工業支持將會造成二次污染；②燒結法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價值低。③燒結法處理粉煤灰設備投資大，能耗高，成本高。

由于粉煤灰的鋁硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法處理粉煤灰原則上更合理。酸法浸出粉煤灰中的氧化鋁，可以使生成的鋁鹽進入溶液，硅不與酸反應，完全在固相渣中。酸法處理粉煤灰可以克服燒結法的不足，不會產生多于原料粉煤灰的固體廢物，而且提取氧化鋁后，二氧化硅會富集，渣中其含量能達到80～90％(按氧化鋁浸出率85％計)，這樣更有利于其利用。由于粉煤灰是經過高溫燃燒后迅速冷卻，所以玻璃相占很大比例，其化學活性很低。因此，要提高粉煤灰中氧化鋁的提取率就要從提高粉煤灰的化學活性入手。目前資料報道的方法是在酸浸反應中加入氟化物助溶，使硅與氟結合，達到釋放其中氧化鋁的目的，但在助溶的過程中可能會產生HF等有害氣體，在去氟純化的過程中又會排出含氟廢液和廢渣，不但會污染環境，而且會造成對操作人員的安全隱患。

發明內容

為解決上述技術問題本發明提供一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法，目的不添加任何助劑，使粉煤灰中氧化鋁提取率高，節省能源。

為實現上述目的本發明一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法，它包括下述步驟：將粉煤灰機械活化；將機械活化后的粉煤灰與水按照1：0.5～2.5混合，加入重量比為1～3.5的濃硫酸在反應釜中反應，加熱至120℃～250℃，壓力為0.11MPa～0.5MPa，反應時間1h～8h；反應降溫后固液分離，得到硫酸鋁液體，蒸發濃縮后冷卻，析出硫酸鋁晶體；硫酸鋁晶體脫水得到干式硫酸鋁；干式硫酸鋁分解得到γ-Al₂O₃和SO₃；將粗γ-Al₂O₃在堿溶液中溶解，固液分離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種析出氫氧化鋁，種分后的堿液經蒸濃后可循環溶解制得的粗γ-Al₂O₃；制備的氫氧化鋁煅燒得到冶金級氧化鋁。

所述的機械活化是采用振動磨、立式磨、行星磨或高能球磨中的一種進行研磨，研磨到100-800目。

所述的反應釜的內襯為耐酸瓷磚、搪瓷、玻璃、氟塑料、聚四氟乙烯中的一種。

所述的粉煤灰與酸反應后，硫酸鋁溶液與渣的固液分離采用絮凝沉降、加壓過濾或減壓過濾中的一種。

所述的液體硫酸鋁蒸發濃縮采用常壓或減壓蒸發。

所述的硫酸鋁晶體脫水是在200℃-400℃煅燒得到干式硫酸鋁。

所述的干式硫酸鋁在500-900℃的溫度下，加入60％～90％的空氣，煅燒得到γ-Al₂O₃和SO₃。

所述的SO₃用濃硫酸吸收制備硫酸。