[發(fā)明專利]一種粉煤灰生產(chǎn)超高純度氧化鋁及其綜合利用的工藝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010601190.4
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102101686A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余紅發(fā);武金永;吳成友;麻海燕;王梅娟;董金美;李穎;李成棟
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古昶泰資源循環(huán)再生利用科技開發(fā)有限責(zé)任公司;南京航空航天大學(xué);中國科學(xué)院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01F7/32;C01F7/74;C01G49/10;B09B3/00;C09C1/48;C09C1/62;C04B7/14;C04B9/00
• 代理公司: 呼和浩特北方科力專利代理有限公司 15100
• 代理人: 王社

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉煤灰資源化和綜合利用的工藝方法，具體為一種粉煤灰生產(chǎn)超高純度氧化鋁及其綜合利用的工藝方法。

背景技術(shù)

粉煤灰是燃煤鍋爐中煤燃燒后所剩余的固體殘渣，主要來自于燃煤電廠的副產(chǎn)物，每燃燒1噸煤，將會產(chǎn)生230kg的粉煤灰。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年全國粉煤灰堆積量達(dá)到25億噸，預(yù)計到2020年全國粉煤灰堆積量將會達(dá)到50～60億噸。粉煤灰的大量堆積，不僅占用大量的土地資源，還對空氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染。傳統(tǒng)處理粉煤灰的方式是采用填埋的方式，但無法從根本上解決粉煤灰對環(huán)境所造成的污染。近年來，粉煤灰已經(jīng)在建筑、建材方面得到了應(yīng)用，但由于采用的技術(shù)相對落后，因而這種處理方式屬于粗放式的利用。從化學(xué)組成上看，粉煤灰是一種富含硅鋁酸鹽的中級品位的鋁礦，而且隨著我國鋁土資源的不斷枯竭，利用粉煤灰來提取鋁具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

氧化鋁的工業(yè)用途非常廣泛，常用的冶金級氧化鋁主要適合于溶解鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁，也適用于生產(chǎn)剛玉、陶瓷、耐火材料及其它氧化鋁化學(xué)制品。但是，對于在熒光粉、涂料、寶石、高壓鈉燈管、玻璃添加劑、電子陶瓷、催化劑載體等領(lǐng)域使用的氧化鋁，其雜質(zhì)要求更加嚴(yán)格，普通的冶金級氧化鋁不能滿足使用要求，必須采用Fe等雜質(zhì)含量低于20ppm的超高純度氧化鋁。另外在一些特殊場合，如軍用電子陶瓷用高純超細(xì)氧化鋁粉體材料，其雜質(zhì)Fe等雜質(zhì)含量處于3～10ppm的范圍。

盡管可以采用堿燒結(jié)法和酸浸法從粉煤灰中提取氧化鋁，但是其除雜技術(shù)仍然是獲得高純度氧化鋁產(chǎn)品的核心技術(shù)。現(xiàn)在，已經(jīng)有報導(dǎo)采用堿燒結(jié)法來生產(chǎn)氧化鋁，例如：專利申請?zhí)?00710150915.0公開了一種從粉煤灰中提取高純超細(xì)氧化鋁的方法；申請?zhí)?00710017304.9公開了一種從高鋁粉煤灰提取氧化鋁及其廢渣生產(chǎn)水泥的方法；申請?zhí)?00410090949.1公開了一種利用粉煤灰和石灰石聯(lián)合生產(chǎn)氧化鋁和水泥的方法等，但由于能耗大，產(chǎn)生大量的二次堆積，每處理1噸粉煤灰，就會產(chǎn)生10噸的殘渣，只能用于生產(chǎn)水泥，因此，限制了其推廣應(yīng)用。酸浸法的生產(chǎn)工藝相對簡單，具有比較好的靈活性，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以將粉煤灰中的氧化鋁和氧化硅分離開來，而且處理粉煤灰的過程中大幅度地降低了廢水、廢氣和廢渣的排放量，產(chǎn)生的殘渣富含高硅鈣，因此可以直接作為高性能混凝土等的活性礦物摻合料。采用硫酸酸浸法的專利申請?zhí)?00510048274.9公開了一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法；申請?zhí)?00610048295.5公開了一種由粉煤灰制取氧化鋁的方法；申請?zhí)?00710012997.2公開了一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法等。

在前述的專利申請中，冶金級氧化鋁經(jīng)過的中間體γ-Al₂O₃的提純工藝都是采用拜耳法來處理，即：硫酸鋁晶體經(jīng)過一次煅燒獲得中間體γ-Al₂O₃，然后經(jīng)過堿溶、種分、過濾、洗滌、二次煅燒得到冶金級α-Al₂O₃，但工藝復(fù)雜、流程環(huán)節(jié)多，存在能耗和資源消耗大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，且難以獲得超高純度的氧化鋁，因此推廣不易。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種粉煤灰生產(chǎn)超高純度氧化鋁及其綜合利用的工藝方法，本方法采用一定濃度硫酸加熱加壓浸出硫酸鋁，經(jīng)固液分離之后通入陽離子交換樹脂吸附除鐵，可制備出Fe含量低于0.2ppm的超高純度硫酸鋁，硫酸鋁直接煅燒得到氧化鐵含量低于2ppm的超高純度α-Al₂O₃。本方法取消了中間體γ-Al₂O₃的復(fù)雜的拜耳法提純工藝，具有工藝簡單、流程短、生產(chǎn)過程易于控制、氧化鋁提取率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品雜質(zhì)含量低、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題由如下方案來實現(xiàn)：

機(jī)械活化：將粉煤灰經(jīng)過機(jī)械活化；

浮選除碳：將經(jīng)過機(jī)械活化的粉煤灰，按照粉煤灰與水的質(zhì)量比為1∶1～1∶3加水，充分?jǐn)嚢瑁?jīng)過浮選除去未燃凈的黑；

磁選除鐵：經(jīng)過磁選除去氧化鐵、并得到磁鐵礦粉；

硫酸浸提鋁：將經(jīng)過浮選碳、磁選鐵之后的粉煤灰殘液與濃硫酸配成硫酸濃度為30％～95％的混合溶液，控制粉煤灰與混合溶液的固液比為1∶1～1∶15，在耐酸反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行加熱加壓反應(yīng)1～6h，反應(yīng)的最高溫度為200℃～240℃；