[發明專利]從粉煤灰中提取高純氧化鋁及硅膠的方法

有效

• 申請號: 200810017869.1
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101254933A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 潘愛芳;楊勝科;馬潤勇
• 申請（專利權）人: 潘愛芳
• 主分類號: C01F7/30
• 分類號: C01F7/30;C01B33/14
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 李子安

技術領域

本發明屬于固體廢棄物回收利用技術領域，具體涉及一種從粉煤灰中提取高純氧化鋁及硅膠的方法。

背景技術

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄殘渣。目前，我國粉煤灰總堆存量已超過10億噸，而且還在以每年約1億噸的速度增加，不僅占用了大量的土地資源，而且還嚴重污染著環境。

燃煤企業在不久的將來必須實施粉煤灰綜合利用，通過循環利用實現廢棄物的零排放這一目標。國內外目前對粉煤灰大多采用燒制水泥、空心磚等途徑，僅僅為一種低水平的利用，往往難以獲得良好的經濟效益。因此，如何提高粉煤灰的利用價值，成為電力及相關企業實現可持續發展所面臨的亟待解決的重大問題。

化學分析表明，煤中含有80多種元素，燃燒時其中少部分隨煙排掉，大部分仍保留在粉煤灰中，其主要組成元素為硅、鋁、氧、鐵，其次還有鈣、鎂、鉀、鈉、硫、釩、鈦等，同時還賦存一些珍貴的稀有金屬鍺、鎵、鈾、釷等元素。因此，如能將其中的高附加值成分提取出來得到有效利用，可成為一種來源廣泛的、可取得良好經濟效益的再生資源。

粉煤灰的綜合利用研究，特別是從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的研究自上世紀40年代開始至今，一直是一個研究熱點。由于粉煤灰是經過高溫燃燒(溫度大于1300℃，燃燒火焰中心溫度甚至在1500～1700℃之間)生成的，在這樣高溫下，煤灰大多呈軟化或流體狀態。于是，在它們降溫過程中，其中的Al₂O₃組分呈玻璃態或高溫含鋁礦物莫來石晶體、黃玉晶體的礦物形式而存在。而在常態條件下，經過高溫環境的這些玻璃體、礦物晶體很難用酸溶或堿溶的方法直接被溶解，其中的Al₂O₃自然無法提取出來。國內外的許多專家、學者在這方面進行了大量的工作，提出了各種各樣的提取方法。其中，代表性的主要有：石灰石燒結法、堿石灰燒結法、堿燒法、氟氨助溶法等等。在這些方法中，石灰石燒結法是目前唯一付諸于工業實踐的一種方法，其它方法由于工藝條件的限制、氧化鋁提取率低、能耗高、生產成本高、排渣量大等各種原因，目前仍然停留在實驗階段。

需要指出的是，石灰石燒結法使用的燒結原料為廉價的石灰石，使氧化鋁的生產成本相對得以降低。但該法尚存在很多缺陷：首先，在提取氧化鋁的同時，會產生大量的硅鈣渣，每生產1噸氧化鋁要產生8～10噸左右的硅鈣渣，如果建材市場不能完全消化這些硅鈣渣的話，勢必會造成新的、堆放量更大的廢棄物排放；其次，石灰石燒結法需要高溫煅燒(1320℃～1400℃)，屬高能耗方法，其工藝過程及設備的要求也較高；第三，堿溶過程中由于渣量過大，使堿的回收率降低，造成成本上升。因此，要想對粉煤灰中的氧化鋁進行提取并綜合利用，上述三個問題均需要得到妥善解決。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中氧化鋁及硅膠提取率低、能耗高、工藝復雜、殘渣量大以及殘渣利用附加值低的技術問題，而提供一種工藝簡單，能耗低，氧化鋁及硅膠提取率及純度高的從粉煤灰中提取高純氧化鋁及硅膠的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種從粉煤灰中提取高純氧化鋁及硅膠的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)對粉煤灰進行研磨，并使其顆粒直徑為200～240目，將研磨后的粉煤灰與Na₂CO₃按重量百分比粉煤灰∶碳酸鈉＝1∶0.5～5的比例混合、攪拌；

(2)將步驟(1)形成的混合物在溫度600℃～1000℃條件下煅燒0.5～2小時；

(3)向燒結產物中加入適量的水，按重量百分比燒結物∶水＝1∶50～200，燒結產物中的Na₂SiO₃和NaAlO₂被溶于水中，在溫度60℃～95℃條件下浸取0.5小時～2小時后過濾；

(4)向步驟(3)所得濃縮濾液中通入步驟(2)所得的CO₂，炭分2小時后過濾，得到H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物；

(5)在步驟(3)和(4)所得的濾渣中，加入工業鹽酸，其固液重量百分比為1∶3～5，在提取溫度為50℃～90℃條件下，提取時間20～60分鐘，分離體系為酸性環境，分離體系的pH值小于3.0，提取反應后過濾，所得濾渣為硅膠，濾液為AlCl₃與少量FeCl₃混合溶液；