[發(fā)明專利]一種自煤氣化粉煤灰中低溫提取氧化鋁的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010582407.1
• 申請(qǐng)日: 2010-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN101987735A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊保俊;陳祥迎;李長(zhǎng)舟;王百年;柴多里;袁新松;徐玉娟;孫朋;何瑄;余雪芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02;B09B3/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉煤灰的精細(xì)化綜合利用技術(shù)，尤其涉及煤氣化粉煤灰的綜合利用，確切地說是一種以煤氣化粉煤灰為原料，低溫提取氧化鋁的方法。

二、背景技術(shù)

粉煤灰是冶煉廠、化工廠和燃煤電廠排放的一種工業(yè)廢物，長(zhǎng)期以來(lái)一直被視為一種工業(yè)廢棄物，不但占用土地且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，綜合利用粉煤灰已成為迫切需要解決的問題。

我國(guó)氧化鋁工業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，2006年產(chǎn)量躍居世界第一，2008年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的27.36％。氧化鋁目前主要是由鋁土礦通過拜爾法生產(chǎn)(喬秀臣，于建國(guó)，周華梅，等.一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用[P]中國(guó)專利：20096055013.8，2009-12-23.)，然而我國(guó)鋁土礦資源僅占世界總儲(chǔ)量的3.12％，且大部分品位較低，因此我國(guó)目前主要是通過大量進(jìn)口鋁土礦來(lái)維持氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁土礦進(jìn)口量從2004年的88萬(wàn)噸迅速增長(zhǎng)到2008年的2579噸(喬秀臣，于建國(guó)，周華梅，等.一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用[P].中國(guó)專利：20096055013.8，2009-12-23.)，因此尋找鋁土礦的替代資源在我國(guó)勢(shì)在必行。

粉煤灰作為一種城市礦產(chǎn)資源，含有多種有價(jià)元素，其主要化學(xué)成分為Al₂O₃和SiO₂等，其中，氧化鋁含量為15-50％，作為一種可再生資源，如果能合理地加以利用，將是一種很好的鋁資源。因此在我國(guó)開展從粉煤灰中提取氧化鋁的相關(guān)技術(shù)研究具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力，將粉煤灰作為氧化鋁的后備資源，對(duì)于我國(guó)鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

目前以粉煤灰為原料提取氧化鋁的方法主要有堿法和酸法兩大類。堿法比較成熟的有石灰石燒結(jié)法(陸勝，方榮利，趙紅.用石灰燒結(jié)自粉化法從粉煤灰中回收高純超細(xì)氧化鋁粉的研究[J]粉煤灰，2003，No.1：15-17.)和堿石灰燒結(jié)法(王佳東，翟玉春，申曉毅.堿石灰燒結(jié)法從脫硅粉煤灰中提取氧化鋁[J]輕金屬，2009，No.6：14-16.)等。但由于堿法提取氧化鋁工藝普遍存在能耗大、工藝復(fù)雜、渣量大，且排放出大量CO₂溫室氣體等缺陷，限制了其推廣應(yīng)用。

酸法是指在一定條件下，用硫酸或鹽酸等強(qiáng)酸與粉煤灰中的氧化鋁等可溶性成分反應(yīng)，反應(yīng)后鋁等可溶性成分進(jìn)入液相，硅則保留在酸浸渣中，從而實(shí)現(xiàn)鋁、硅等有價(jià)元素的有效富集和分離。酸法提取氧化鋁的方法雖然具有工藝簡(jiǎn)單，能耗低、廢渣量小等優(yōu)點(diǎn)，但由于傳統(tǒng)粉煤灰中的鋁主要以化學(xué)穩(wěn)定性較高的莫來(lái)石和鋁硅玻璃相存在，使得粉煤灰中氧化鋁等可溶性成分反應(yīng)活性較低，須采用高溫、加壓酸浸(CN101397146A)或添加氟化物作助溶劑(CN101214961A)，前者存在對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求苛刻、能耗高，而后者又易對(duì)環(huán)境和操作人員造成傷害等不利因素，從而限制了從粉煤灰中提取氧化鋁工藝路線的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、能耗低、無(wú)污染的自煤氣化粉煤灰中低溫提取氧化鋁的方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明自煤氣化粉煤灰中低溫提取氧化鋁的方法的特點(diǎn)在于按以下步驟操作：

a、循環(huán)酸浸

向煤氣化粉煤灰中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-50％的硫酸溶液，于60-95℃攪拌反應(yīng)3-7小時(shí)，過濾后濾液靜置冷卻結(jié)晶，抽濾得粗硫酸鋁晶體；

所述硫酸溶液與所述煤氣化粉煤灰的質(zhì)量比為3∶1-6∶1；

b、氫氧化鋁的制備

向步驟a得到的粗硫酸鋁晶體中加入氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至12-14，攪拌均勻后過濾，向?yàn)V液中加入酸性沉淀劑調(diào)節(jié)溶液調(diào)pH值至4.5-5.5，過濾并用蒸餾水洗滌濾餅，然后置于60℃干燥8-12小時(shí)即得氫氧化鋁粉體；

所述酸性沉淀劑為硫酸或CO₂。

c、氧化鋁的制備

將步驟b得到的氫氧化鋁粉體置于450-600℃下煅燒3-8小時(shí)，即得γ-Al₂O₃粉體，或者置于1400-1600℃下煅燒5-10小時(shí)即得α-Al₂O₃粉體。

本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：