[發(fā)明專利]硫酸法處理高鋁粉煤灰提取冶金級(jí)氧化鋁的工藝

有效

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• 申請(qǐng)日: 2010-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN102398913A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 劉楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鋁工業(yè)領(lǐng)域，尤其是一種酸法提取氧化鋁的工藝。

背景技術(shù)

目前世界上每年生產(chǎn)7000多萬噸氧化鋁，各氧化鋁廠幾乎全部采用鋁土礦為原料。我國是世界上最大的氧化鋁生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約3000萬噸氧化鋁，約占世界總產(chǎn)量的40%。但是我國鋁土礦資源相對(duì)貧乏，鋁土礦儲(chǔ)量僅占世界總儲(chǔ)量的6%左右，礦石品位較低，礦石類型主要以難處理的一水硬鋁石為主，處理工藝復(fù)雜、能耗高，生產(chǎn)成本也較高。由于我國鋁土礦資源嚴(yán)重不足，只能依靠從國外進(jìn)口礦石解決原料問題，我國年進(jìn)口鋁土礦礦石約3000萬噸，占國內(nèi)鋁土礦使用量的50%左右。礦石資源不足，嚴(yán)重制約了我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，尋找新的可替代的非鋁土礦資源作為氧化鋁工業(yè)原料，研究生產(chǎn)氧化鋁新的工藝技術(shù)成為我國鋁工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

我國煤炭資源非常豐富，煤炭產(chǎn)量占世界第一，每年產(chǎn)出20多億噸煤，煤炭大部分用于火電廠發(fā)電，煤炭燃燒后將排出大量粉煤灰，我國每年大約排放高鋁粉煤灰（指粉煤灰中Al₂O₃≥38%）1億噸以上。經(jīng)研究分析，高鋁粉煤灰主要由氧化鋁、氧化硅組成，2種成分的含量約占80%，另含鐵、鎂、鈦、鈣等其他成分，有的粉煤灰中還含有豐富的鎵等稀貴金屬，是綜合利用提取冶金級(jí)氧化鋁和金屬鎵的原料，具有極高的工業(yè)利用價(jià)值。我國北方地區(qū)的粉煤灰中氧化鋁含量普遍高于南方地區(qū)，如山西、陜西、內(nèi)蒙、寧夏、等地部分礦區(qū)產(chǎn)出的粉煤灰中氧化鋁含量通常在40%左右，屬于高鋁粉煤灰，內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)粉煤灰中氧化鋁含量有的高達(dá)45～50%，這與國外三水鋁土礦中的氧化鋁含量相當(dāng)，從化學(xué)成分分析，完全可以作為提取冶金級(jí)氧化鋁的原料之一。

目前粉煤灰通常是火電廠排出的廢棄物，主要作為一種工業(yè)廢渣堆存，這既占用了大量土地，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境，為維護(hù)灰渣堆場(chǎng)的安全運(yùn)行，還需要對(duì)灰渣堆場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)，這就增加了電廠的生產(chǎn)成本。沿海地區(qū)由于人口稠密、工業(yè)發(fā)達(dá)，有時(shí)將粉煤灰用于筑路、制磚等建筑材料，這僅屬于粉煤灰低檔次、低附加值的應(yīng)用，而經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)或西部地區(qū)，粉煤灰仍主要作為工業(yè)廢渣堆存。總體來說，我國及世界發(fā)達(dá)國家對(duì)粉煤灰綜合利用課題仍處于試驗(yàn)研究階段，正在尋找其合理利用的途徑。

近年來，針對(duì)我國鋁土礦資源嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀，我國許多科研部門及大專院校，積極開展非鋁土礦資源生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁研究，重點(diǎn)是研究高鋁粉煤灰綜合利用生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁。各研究單位根據(jù)各自的研究成果，提出了一些處理高鋁粉煤灰的新工藝方法，主要研究方向如下：

（1）堿法：是高鋁粉煤灰綜合利用研究的主流方法。它主要借鑒現(xiàn)有氧化鋁行業(yè)成熟的燒結(jié)法生產(chǎn)工藝，利用燒結(jié)法工藝可以處理低品位、低鋁硅比礦石的特點(diǎn)，將高鋁粉煤灰、石灰石（或石灰）、堿按一定的配比，制備成生料漿進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)熟料經(jīng)溶出、脫硅、分解、焙燒而得到冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。此法的優(yōu)點(diǎn)是工藝技術(shù)成熟，能得到合格的氧化鋁產(chǎn)品。但此法的缺點(diǎn)很多，主要是石灰配量巨大、赤泥量大、鋁酸鈉溶液的濃度低、生產(chǎn)能耗高，其投資和成本高，此方法其技術(shù)上可行但經(jīng)濟(jì)上不合理。

（2）鹽酸法：采用鹽酸與高鋁粉煤灰按比例配料，在一定的溫度及壓力條件下溶出粉煤灰中的氧化鋁，得到氯化鋁溶液，氯化鋁溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是流程簡單、渣量小、生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是氯化鋁溶液除鐵及除雜較難、鹽酸在80～160℃溫度下對(duì)設(shè)備的腐蝕很嚴(yán)重，一些工藝及材料問題需進(jìn)一步研究解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種硫酸法處理高鋁粉煤灰提取冶金級(jí)氧化鋁的工藝，它生產(chǎn)成本低，能得到滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的冶金級(jí)氧化鋁，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：硫酸法處理高鋁粉煤灰提取冶金級(jí)氧化鋁的工藝，將高鋁粉煤灰與稀硫酸混合，制備成原礦漿A；采用連續(xù)溶出的方式在中壓條件下從原礦漿A中溶出得到料漿；將溶出的料漿采用沉降槽分離，并進(jìn)行反向洗滌，洗滌完成后的沉降槽底流用壓濾機(jī)過濾，濾餅為洗干凈的酸渣B，沉降槽的溢流為硫酸鋁粗液C，將酸渣B送入酸渣堆場(chǎng)；將硫酸鋁粗液C通過控制過濾進(jìn)行凈化，并通過樹脂吸附脫鐵后，得到純凈的硫酸鋁溶液D；將純凈的硫酸鋁溶液D送入蒸發(fā)工序中進(jìn)行蒸發(fā)，去純凈的硫酸鋁溶液D中的水分，使純凈的硫酸鋁溶液D中的硫酸鋁E以Al₂（SO₄）₃·nH₂O形式結(jié)晶析出；將硫酸鋁E送往硫酸鋁焙燒工序，硫酸鋁E經(jīng)過焙燒后分解得到氧化鋁F及SO₃氣體G。