[發(fā)明專利]一種利用硫酸鉀從粉煤灰中提取氧化鋁的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110288031.8
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102432052A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝;郭坤;郭新峰;趙仕哲;楊鵬;梁愷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天華威化工生物工程有限公司;華東理工大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: C01F7/30
• 分類號: C01F7/30
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于粉煤灰處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用硫酸鉀從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。

背景技術(shù)

粉煤灰是煤炭燃燒產(chǎn)生的一種固體廢棄物，占煤炭量的10-40%。目前我國火力發(fā)電廠和其它燃煤鍋爐每年排放的粉煤灰高達(dá)3.3億噸，主要應(yīng)用于建材生產(chǎn)、建筑工程、筑路、肥料生產(chǎn)、改良土壤和回填等。由于市場需求飽和以及粉煤灰活性等原因，我國粉煤灰每年均有1億噸的積存，截止2008年，我國粉煤灰累計(jì)堆積超過27億噸。巨量的粉煤灰的產(chǎn)生，既對空氣、土壤和水資源造成污染，又占用有限的空地（包括耕地），嚴(yán)重影響人民的生活環(huán)境，因此對于煤炭的清潔利用，對粉煤灰的無害化處理成為我國能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。

我國氧化鋁工業(yè)近年來發(fā)展迅速，2006年產(chǎn)量躍居世界第一位，2008年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的27.36%。氧化鋁目前主要由鋁土富礦通過拜耳法生產(chǎn)，然而我國鋁土礦資源僅占世界總儲量的3.12%，且大部分品位較低，因此我國目前主要通過大量進(jìn)口鋁土礦來維持氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁土礦進(jìn)口量從2004年的88萬噸迅猛增長到2008年的2579萬噸。尋找鋁土礦的替代資源在我國勢在必行。我國粉煤灰中氧化鋁平均含量為27%，部分地區(qū)高達(dá)50%，是十分重要的鋁資源。開發(fā)粉煤灰制備氧化鋁技術(shù)，不僅能夠有效解決粉煤灰的占用耕地和環(huán)境污染問題，也能夠解決我國氧化鋁生產(chǎn)原料匿乏的困境，具有極大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。

利用粉煤灰作為鋁資源制備氧化鋁的工藝主要分為酸法和堿法，是將活化后的粉煤灰與酸或堿反應(yīng)生成鋁鹽，然后經(jīng)提純分離、干燥、高溫分解等步驟制得氧化鋁。目前的工藝和方法存在工藝流程長，設(shè)備復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)效益差等缺點(diǎn)，制約了大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝較為簡單、易于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的利用硫酸鉀從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種利用硫酸鉀從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于：

由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：對粉煤灰進(jìn)行活化，所得固體在20-90℃、0.1-1MPa條件下經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-85%的硫酸溶出，除渣，得到含硫酸鋁的溶液；

步驟二：在步驟一得到的含硫酸鋁的溶液中添加硫酸鉀固體，添加硫酸鉀固體與初始粉煤灰的質(zhì)量比為1：1.1-2.5，在80-100℃溫度下，常壓反應(yīng)0.1-3小時(shí)，得到硫酸鋁鉀溶液后除雜；

步驟三：將步驟二得到的溶液通過冷卻結(jié)晶或多效蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到固體的十二水硫酸鋁鉀，經(jīng)溫度為900-1300℃的焙燒后得到氧化鋁、硫酸鉀及三氧化硫，固相經(jīng)洗滌、過濾、干燥得到氧化鋁產(chǎn)品。

步驟一中的活化指焙燒活化，焙燒溫度為500-800℃，焙燒時(shí)間為0.1-6小時(shí)。

步驟一中的活化指機(jī)械研磨活化，研磨后粒度為2-50μm。

步驟一中的除渣采用立式板框壓濾機(jī)。

步驟二中的除雜采用黃鐵礬法或陽離子交換樹脂法。

步驟三中，冷卻結(jié)晶的溫度為從80-100℃降到20-40℃。

????本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

采用本發(fā)明的方法從粉煤灰中提取氧化鋁，可通過節(jié)能的冷卻結(jié)晶方法得到硫酸鋁鉀固體，降低能耗；在結(jié)晶的同時(shí)能有效去除雜質(zhì),尤其是鐵離子，減少除雜系統(tǒng)投資；硫酸鉀及硫酸（以三氧化硫形式）能夠循環(huán)使用，工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高，易于工業(yè)化應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的方法，基于以下化學(xué)原理：

溶出反應(yīng)：Al₂O₃?+?3H₂SO₄?=?Al₂(SO₄)₃?+?3H₂O

溶液中反應(yīng)：Al₂(SO₄)₃?+?K₂SO₄?=?2KAl(SO₄)₂

分解反應(yīng)：2KAl(SO₄)₂?=?K₂SO₄?+?Al₂O₃?+?3SO₃↑