[發(fā)明專利]粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310026762.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN103086409A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李來時(shí);王鵬;劉濤濤;廖新勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)圣群專利事務(wù)所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)氧化鋁的方法，尤其涉及一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法。

背景技術(shù)

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。2008年我國(guó)粉煤灰年排放量高達(dá)3億噸，我國(guó)粉煤灰的總堆存量有五、六十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，構(gòu)成了對(duì)生態(tài)和環(huán)境的雙重破壞。因此開展粉煤灰的綜合利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。同樣，我國(guó)是一個(gè)鋁土礦資源不富有的國(guó)家，按目前氧化鋁產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度和鋁土礦開采速度，即使考慮到遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，我國(guó)的鋁土礦的年限也很難達(dá)到30年。所以，解決這種資源危機(jī)的方法有兩種：一是合理利用現(xiàn)有鋁土礦資源；二是積極找尋并利用其他含鋁資源。而氧化鋁是粉煤灰的主要成分之一，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為15%~40%，最高可達(dá)58%。所以，開展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。

目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的方法主要有堿法、酸法和氨法。比較成熟的有石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法，此兩者通稱為堿法。2004年12月內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳召開了蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司研究開發(fā)的“粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”項(xiàng)目科技成果鑒定會(huì)，采用的就是石灰石燒結(jié)法，大唐國(guó)際有限公司則采用改進(jìn)的堿石灰燒結(jié)法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁。但堿法提取粉煤灰中氧化鋁存在一些問題，主要是①燒結(jié)法產(chǎn)生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產(chǎn)1噸的氧化鋁要產(chǎn)生數(shù)倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應(yīng)的銷售半徑，如果當(dāng)?shù)貨]有大型的水泥工業(yè)支持將會(huì)造成二次污染；②燒結(jié)法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價(jià)值低。③燒結(jié)法處理粉煤灰設(shè)備投資大，能耗高，成本高。

由于粉煤灰的鋁硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法處理粉煤灰原則上更合理。酸或酸性化合物與粉煤灰中的氧化鋁反應(yīng)生成的鋁鹽，鋁鹽溶解后進(jìn)入溶液，硅不與酸或酸性化合物反應(yīng)，完全留在固相渣中。酸法處理粉煤灰可以克服燒結(jié)法的不足，不會(huì)產(chǎn)生多于原料粉煤灰的固體廢物，而且提取氧化鋁后，二氧化硅會(huì)富集，渣中其含量能達(dá)到80~90%（按氧化鋁提取率85%計(jì)），這樣更有利于其利用。粉煤灰中氧化鋁提取率是指焙燒后溶解在溶液中的氧化鋁與粉煤灰中氧化鋁的比值。酸法包括硫酸法和鹽酸法，其中氟氨助溶酸浸法比較成熟，可以獲得較高的氧化鋁提取率，但由于要加入氟氨，在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生氨氣和氟化氫有毒氣體，對(duì)周圍環(huán)境和勞動(dòng)安全帶來不利影響，而且由于酸法設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，造價(jià)高昂等問題的影響，一直未產(chǎn)業(yè)化。

氨法為硫酸銨粉煤灰混合焙燒法，具有以下優(yōu)點(diǎn)①提取氧化鋁后的高硅渣經(jīng)過處理可以作為高硅填料，也可以用來制備白炭黑等硅系列產(chǎn)品，由于不含堿可以直接用于生產(chǎn)水泥；提取氧化鋁過程中產(chǎn)生的高鐵渣可以作為煉鐵原料，粉煤灰中的鋁、硅、鐵均得到了有效利用；②反應(yīng)體系為弱酸體系，設(shè)備較容易解決，利于產(chǎn)業(yè)化；③制備過程為減量過程，渣量小。但目前形成的氨法均存在一些不足和問題：比如專利CN100457628C“粉煤灰中提取氧化鋁同時(shí)聯(lián)產(chǎn)白炭黑”中提到采用在600~700℃焙燒1~2h進(jìn)行活化，這樣雖然可以是粉煤灰中氧化鋁提取率較高，但粉煤灰的加熱升溫和降溫過程能耗高，而且后續(xù)采用“堿溶—碳分”工藝處理氨水或氨氣沉淀出的氫氧化鋁和氫氧化鐵的混合物，這樣生產(chǎn)的氧化鋁為粉狀氧化鋁不能滿足電解鋁工業(yè)的要求；在目前的一些專利中都忽略了氨沉淀出的氫氧化鋁固相中都含有硫酸根，不能用熱水洗滌去除，硫酸根再用堿液處理會(huì)造成大量堿的損失。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，目的是不添加任何助劑，取消高耗能的焙燒活化，同時(shí)保證不降低粉煤灰中氧化鋁提取率，采用拜耳法種分工藝處理氨水或氨氣沉淀得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵的混合物，得到符合電解鋁要求的砂狀氧化鋁。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供了一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟：

生料制備：將粉煤灰與硫酸銨混合，制備成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4.5～8：1；

熟料燒成：將生料加熱至300~500℃，燒成時(shí)間控制在0.5~5h，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣；

熟料溶出：燒成的熟料用熱水或洗液進(jìn)行溶出，溶出時(shí)間0.1~5h，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?/p>

硅渣分離洗滌：溶出后的漿液進(jìn)行固液分離和洗滌，溶液為硫酸鋁銨溶液，洗后渣為高硅渣；

硫酸鋁銨溶液分解：向硫酸鋁銨溶液加入氨氣或氨水，得到含有雜質(zhì)的粗氫氧化鋁和硫酸銨溶液；