[發(fā)明專利]從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110103722.6
• 申請(qǐng)日: 2011-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102153120A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣引珊;魏存弟;郭昭華;李楠;孫延彬;徐少南;田慎重
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)神華能源股份有限公司;神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01F7/56
• 分類號(hào): C01F7/56;C01F7/74;B09B3/00
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉煤灰利用領(lǐng)域，涉及一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法。

背景技術(shù)

粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)等以燃煤為主的重工業(yè)的發(fā)展，燃煤的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染是多方面的，更是不容忽視的，因此粉煤灰的處理和利用問(wèn)題引起人們廣泛的注意。粉煤灰中主要含有氧化鋁、氧化硅，因此粉煤灰的綜合利用主要針對(duì)其中含有的氧化鋁和氧化硅進(jìn)行提取。

目前，對(duì)粉煤灰綜合利用的研究主要針對(duì)煤粉爐粉煤灰。煤粉爐是一項(xiàng)傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)，煤粉爐粉煤灰是經(jīng)過(guò)高溫燃燒生成的(1400-1600℃)，其中的氧化鋁組分呈玻璃態(tài)或高溫含鋁礦物莫來(lái)石晶體、剛玉晶體的礦物形式而存在，穩(wěn)定性非常高。從煤粉爐粉煤灰中提取氧化鋁的方法主要有石灰石(或堿石灰)燒結(jié)法、碳酸鈉燒結(jié)法(也稱混合法)和酸法。其中石灰石(或堿石灰)燒結(jié)法是將粉煤灰與石灰石(或堿石灰)混合，在高溫下(1200℃-1400℃)煅燒活化，然后用碳酸鈉溶液(或氫氧化鈉溶液)浸出氧化鋁，而粉煤灰中的另一重要組分二氧化硅與鈣反應(yīng)形成不溶的硅鈣渣。此方法的缺點(diǎn)是能耗高，產(chǎn)生的廢渣量大，每生產(chǎn)1噸氧化鋁要產(chǎn)生8-10噸左右的硅鈣渣，即使在煅燒活化前使用氫氧化鈉溶液預(yù)脫硅，也不能完全解決上述問(wèn)題。采用石灰石(堿石灰)燒結(jié)法的專利有：CN101070173A，CN101306826A，CN101049935A，CN10284668A，CN101302021A，CN101125656A，CN101041449A，CN1030217A，CN1644506A，CN101028936A，CN1548374A，CN101085679A，CN1539735A。碳酸鈉燒結(jié)法是將粉煤灰與碳酸鈉混合煅燒活化，在此過(guò)程中粉煤灰中的氧化鋁和二氧化硅均被活化，為獲得高純度的氧化鋁，需要將活化產(chǎn)物進(jìn)一步與酸(鹽酸/硫酸/二氧化碳)反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)硅鋁分離。由于碳酸鈉燒結(jié)法使用了先堿后酸的工藝，因此也被稱作混合法。這種先堿后酸的工藝使生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜化，也增加了成本。采用碳酸鈉燒結(jié)法的專利有：CN101041450A，CN101200298A，CN101172634A，CN101254933A。酸法是將粉煤灰直接與酸反應(yīng)浸取氧化鋁。由于二氧化硅不與酸反應(yīng)，完全留在固相渣中，且酸法不會(huì)引入鈣、鈉等雜質(zhì)，理論上能夠獲得純度較高的氧化鋁。但是正如前所述，煤粉爐粉煤灰主要由玻璃相組成，它與酸反應(yīng)的活性很低，從而導(dǎo)致氧化鋁的提取率低。

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的循環(huán)流化床技術(shù)是一項(xiàng)新型的燃煤技術(shù)。它是將煤或煤矸石在850℃左右燃燒，得到的循環(huán)流化床粉煤灰主要物相組成為無(wú)定形偏高嶺石，其主要化學(xué)組成二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵均具有很好的活性，適合采用直接酸法從中提取氧化鋁。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法。本發(fā)明從循環(huán)流化床粉煤灰溶出鋁的方法為酸法溶出，即用鹽酸或硫酸酸浸粉煤灰。

本方法主要有以下幾個(gè)步驟：

1、將循環(huán)流化床粉煤灰粉碎至100目以下，置于耐酸反應(yīng)釜中，并與酸按比例混合，可采用鹽酸或硫酸。采用鹽酸時(shí)，加入濃度為20wt％～37wt％，優(yōu)選20wt％～30wt％的鹽酸，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4∶1～9∶1，優(yōu)選4.5∶1～6∶1；或加入濃度為30wt％～70wt％，優(yōu)選40wt％～60wt％的硫酸，硫酸中H₂SO₄與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為2∶1～5∶1，優(yōu)選2.5∶1～3.5∶1。

2、進(jìn)行酸浸反應(yīng)，采用鹽酸時(shí)，控制反應(yīng)溫度為100℃～200℃，優(yōu)選130℃～150℃，反應(yīng)壓力0.1～2.5MPa，優(yōu)選0.3～1.0MPa，溶出時(shí)間為0.5h～4h，優(yōu)選1.5h～2.5h；采用硫酸時(shí)，控制反應(yīng)溫度為120～200℃，優(yōu)選140～180℃，反應(yīng)壓力0.1～2.5MPa，優(yōu)選0.4～1.5MPa，反應(yīng)時(shí)間0.5h～3h，優(yōu)選1h～2h。酸浸后，粉煤灰中的鋁以三價(jià)鋁離子的形式進(jìn)入溶液。

3、酸溶后產(chǎn)物經(jīng)沉降、減壓過(guò)濾或加壓過(guò)濾進(jìn)行固液分離與洗滌，得到主要成分為氯化鋁或硫酸鋁的酸浸液。

得到酸浸液以氟化鉀置換EDTA滴定法測(cè)定氧化鋁含量，粉煤灰中氧化鋁的溶出率為80～90％。

本發(fā)明的有益之處在于，以反應(yīng)活性較高的循環(huán)流化床粉煤灰為原料，利用酸法溶出鋁，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省能源，減少浪費(fèi)，大大提高了粉煤灰的利用率，降低污染。

具體實(shí)施方式