[發明專利]一種從粉煤灰生產高純氧化鋁并聯產硅酸鹽的工藝方法

無效

• 申請號: 201210185594.9
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102689915A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 王毅;梁振凱;徐輝;孟京美
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01B33/12;B09B3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明公開了屬于粉煤灰資源化利用技術領域的一種從粉煤灰生產高純氧化鋁并聯產硅酸鹽的工藝方法。

背景技術

粉煤灰是粉煤燃燒后在煙氣中收集下來的細灰，主要成分為硅鋁酸鹽，其中三氧化二鋁和二氧化硅的含量占其重量的75%~90%，因此是較大的硅和鋁的來源。2010年我國全年粉煤灰產生量約5億噸，按30%的含量計算，該年我國所產生的粉煤灰中氧化鋁含量約為1.5億噸。而2010年我國氧化鋁的總產量才2994萬噸，全世界（包括我國）總產量才8628萬噸。此外，某些來源的粉煤灰含有較高濃度的氧化鐵以及鎵、鍺等稀散、稀缺金屬元素，我國西南地區的坑口電廠以及浙江的某些石煤電廠產生的粉煤灰中還含有較高濃度的鈾或釷。雖然我國很多地區將粉煤灰用于建材，但目前粉煤灰的總堆積存量已達到數十億噸，放射性超標的粉煤灰目前還沒有消耗的途徑。存留的粉煤灰污染空氣、水體與土壤，是對環境的巨大威脅；此外，放射性粉煤灰中的放射性元素，也是居民健康的隱患。

總的說來，一方面，由于產生量大，粉煤灰成為我國大宗工業廢物的最大單一來源；另一方面，粉煤灰中資源豐富，目前處置粉煤灰的方式是一種嚴重的資源浪費，因為根據粉煤灰的組成不同，可以用來制取白炭黑、氧化鋁、鐵礦粉、鎵、鍺等產品，形成新的循環經濟產業鏈，其中最重要的產品是氧化鋁。但粉煤灰中的氧化鋁以莫來石及剛玉等礦相存在，難以回收。放射性粉煤灰所含的鈾等是重要的能源和國防戰略資源。我國能源需求日益旺盛，鈾的缺乏對核能高速發展的制約，已經開始顯現出來，因此回收放射性粉煤灰中的鈾等戰略元素，對我國核能發展具有重要的戰略意義。

目前公開的粉煤灰資源化利用技術，基本上可以總結為以下幾類：(1).?石灰石燒結法：即用石灰石為添加劑，和粉煤灰一起焙燒，然后用水或者氫氧化鈉溶液將氧化鋁浸出，例如中國專利CN201110287177.0（公開日期2012-02-15）；(2).?堿石灰燒結法：即同時用石灰石和碳酸鈉為添加劑，和粉煤灰一起焙燒，然后用水或者氫氧化鈉溶液將氧化鋁浸出，例如中國專利CN201010573688.4（公開日期2011-03-30）；(3)?兩步堿溶法：即先在較低溫度下用氫氧化鈉溶液脫去一部分硅，然后在高溫下用濃氫氧化鈉溶液溶出氧化鋁，如中國專利CN101966999A（公開日期2011-02-09）；(4)?預脫硅-堿石灰燒結法，即先用氫氧化鈉溶液于100～140oC預脫硅，然后用碳酸鈉-石灰石燒結，用水溶出氧化鋁，如中國專利CN101284668（公開日期2008-10-15）；(5)?硫酸銨法，即用硫酸銨為焙燒添加劑，然后用水溶出鋁；(6).?酸浸法：將粉煤灰用機械法等作一定的處理，用硫酸或者鹽酸在高溫高壓等條件下直接浸出三氧化二鋁，例如中國專利CN102101689A（公開日期2011-06-22）、中國專利CN102101686A（公開日期2011-06-22）。

目前已公開的方法有各自的優勢，但也存在各自不同的問題。如石灰石燒結法和堿石灰燒結法都存在大幅度增加固體廢物量的缺陷，石灰石燒結法和堿石灰燒結法每生產1噸氧化鋁（約消耗2.5高鋁粉煤灰），產生約9噸廢渣，預脫硅-堿石灰燒結法產生約4噸的廢渣；此外，都存在焙燒溫度高，能耗高等缺點。

粉煤灰中氧化鋁的主要存在礦相是莫來石和剛玉。兩者都是在酸或者堿性條件下比較穩定的物質。單純的機械活化的方法很難改變其礦相，因此公開的酸法對氧化鋁的浸出率都比較低。此外，公開的酸法方法大多使用高溫高壓，在此類條件下操作濃酸或者濃堿會有很大的危險性，對容器的要求也很高。

其它方法，雖然有固體廢渣相對較少的優點，但都只針對粉煤灰中的鋁，而把其它有用資源都棄之不顧，形成了嚴重的資源浪費，也抬高了綜合運行成本。

綜上所述，現在已經公開的、資源化利用粉煤灰的專利技術，都存在各自的缺點，如能耗高、操作條件苛刻，流程復雜，綜合成本高等問題，而且都存在尾渣的處理和二次污染等問題，此外，皆不適用于含鈾、釷的高放射性粉煤灰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從粉煤灰生產高純氧化鋁并聯產硅酸鹽的工藝方法

一種從粉煤灰生產高純氧化鋁并聯產硅酸鹽的工藝方法，包括步驟如下：

（1）焙燒：將粉煤灰和硫酸銨球磨至100目以下，混合均勻，用混合物質量的0～20%水調制成漿；漿料于200～500°C焙燒1～6小時，冷卻至室溫；