[發(fā)明專(zhuān)利]從粉煤灰或煤矸石中提取氧化鋁和非晶態(tài)二氧化硅的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110394344.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102515221A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏存弟;蔣引珊;薛兵;楊殿范;李楠;張培萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01F7/02
• 分類(lèi)號(hào): C01F7/02;C01B33/12
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種從化石燃料中提取氧化鋁的方法，尤其是從粉煤灰或煤矸石中用堿金屬硫酸鹽分解粉煤灰或煤矸石提取Al₂O₃，并獲得非晶態(tài)SiO₂的方法。

技術(shù)背景：

粉煤灰的主要化學(xué)組分為二氧化硅、氧化鋁。在我國(guó)部分地區(qū)粉煤灰中氧化鋁含量已超過(guò)40％，可做為鋁礦資源利用。目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的工作已經(jīng)取得大量成果，并部分已投入生產(chǎn)應(yīng)用。目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的方法主要涉及堿法、堿石灰燒結(jié)法、酸法、酸堿聯(lián)合法和硫酸銨法。

堿法的原理是在強(qiáng)堿作用下，粉煤灰中的氧化鋁與堿作用生成鋁酸鈉，鋁酸鈉經(jīng)水溶得到偏鋁酸鈉溶液，通過(guò)種分或碳分的方法制取氫氧化鋁，最后煅燒得到氧化鋁。

堿石灰法的原理是在有氧化鈣存在條件下，用堿分解粉煤灰，使其中大部分硅與鈣反應(yīng)生成不溶的硅鈣化合物，與同時(shí)生成的鋁酸鈉在水溶條件下分離，再由偏鋁酸鈉溶液制備氧化鋁。

酸法工藝是在強(qiáng)酸性條件下，將氧化鋁溶出，實(shí)現(xiàn)與硅質(zhì)氧化物的分離，再經(jīng)進(jìn)一步除雜獲得氧化鋁產(chǎn)品。具有代表性的是濃硫酸法和流化床灰的鹽酸酸溶法。

酸堿聯(lián)合法是在酸溶基礎(chǔ)上，將得到的酸性鋁鹽經(jīng)濃縮結(jié)晶-熱分解得到含雜質(zhì)(鐵等)的氧化鋁混合物，再經(jīng)堿溶，分離除鐵，得到精制鋁酸鈉溶液，在此基礎(chǔ)上制備氧化鋁。

CN1868884公開(kāi)了一種“粉煤灰中提取氧化鋁同時(shí)聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法”，將粉煤灰磨粉，活化后加入硫酸銨，再在反應(yīng)物中加入水，過(guò)濾，在濾液中加入氨氣，得到氫氧化鋁和氫氧化鐵混合沉淀，最后用氫氧化鈉溶液將氫氧化鋁沉淀融解后再通過(guò)加種碳分得到純氫氧化鋁，最后燒制的Al₂O₃。采用硫酸銨為循環(huán)介質(zhì)提取氧化鋁，既克服了酸法(硫酸、鹽酸)工藝對(duì)設(shè)備腐蝕帶來(lái)的危害和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，又提高了氧化鋁的提取率。

CN101117228公開(kāi)了“一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法”，從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，涉及一種從粉煤灰中提取氧化鋁以及綜合利用提取氧化鋁后殘?jiān)墓に嚪椒āＦ涮卣髟谟谄浞椒ㄊ菍⒘蛩徜@配入粉煤灰進(jìn)行燒結(jié)，所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨的溶液，該溶液通過(guò)結(jié)晶的方法得到固體的硫酸鋁銨，固體硫酸鋁銨和氨氣反應(yīng)得到氫氧化鋁和硫酸銨，通過(guò)洗滌過(guò)濾，得到固體的氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進(jìn)入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，繼續(xù)循環(huán)使用。

CN101734698A公開(kāi)了“一種由含鋁物料制備氧化鋁的方法”由鋁土礦、高鐵鋁土礦、明礬石、高嶺土、鋁礬土、粉煤灰、煤矸石、鋁灰、霞石、粘土等含鋁物料制備氧化鋁等產(chǎn)品的方法，該方法包括以下步驟：(1)將含鋁物料破碎，磨細(xì)后與硫酸銨混合焙燒；(2)焙燒產(chǎn)物(熟料)水溶、過(guò)濾得到硫酸鋁銨溶液和濾渣；(3)用氨對(duì)硫酸鋁銨溶液除鐵、沉鋁或重結(jié)晶制備氧化鋁，同時(shí)回收硫酸銨；(4)濾渣制備二氧化硅產(chǎn)品，余渣含鐵，作為煉鐵原料。

這三項(xiàng)發(fā)明均采用硫酸銨法提取氧化鋁，經(jīng)硫酸銨分解產(chǎn)生大量氨氣，再經(jīng)歷液相吸收形成硫酸鋁銨、硫酸鹽分解與三氧化硫吸收等多步驟氣液過(guò)程實(shí)現(xiàn)循環(huán)。

上述各種從粉煤灰中提取氧化鋁方法各有利弊，大多采用腐蝕性極強(qiáng)的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，對(duì)設(shè)備要求高，生產(chǎn)操作危險(xiǎn)大，工藝繁雜。現(xiàn)有的硫酸銨法工藝較復(fù)雜，因此，目前工業(yè)化生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)的堿法為主。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述向有技術(shù)的不足，提供一種從粉煤灰或煤矸石中提取AlO和非晶態(tài)SiO₂的方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

從粉煤灰或煤矸石中提取AlO和非晶態(tài)SiO₂的方法，包括以下順序和步驟：

a、將粉煤灰或經(jīng)700-1600℃煅燒0.5-3.0小時(shí)后的煤矸石粉碎至小于200目；

b、按照粉煤灰或煤矸石中氧化鋁含量計(jì)算所需要的堿金屬硫酸鹽或堿金屬硫酸氫鹽的量，按照焦硫酸鹽或硫酸氫鹽中所含三氧化硫與粉煤灰或煤矸石中所含氧化鋁的摩爾比，即三氧化硫/氧化鋁的摩爾比為1.0～6.0進(jìn)行配比，經(jīng)混合均勻，在300～450℃條件下焙燒1～6小時(shí)；

c、向上述反應(yīng)生成的物料中加入水，液固比為5～20L/kg，在60℃以上浸泡攪拌20～90分鐘，趁熱進(jìn)行固液分離，得含有鋁、鐵、鈉、鉀的硫酸鹽混合溶液和非晶態(tài)SiO₂；

d、對(duì)含有鋁、鐵、鈉、鉀的硫酸鹽混合溶液進(jìn)行除鐵，得精制硫酸鋁、鈉、鉀鹽溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮獲得混合的硫酸鋁、鈉、鉀鹽晶體；