[發明專利]高鋁粉煤灰的深度脫硅方法

有效

• 申請號: 201310183592.0
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103332711A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張戰軍;孫俊民;曹瑞忠;張生;楊會賓;閆祿軍;許學斌;洪景南;陳曉霞;豆衛博
• 申請（專利權）人: 大唐國際發電股份有限公司高鋁煤炭資源開發利用研發中心
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及高鋁粉煤灰的綜合利用方法，尤其涉及高鋁粉煤灰的深度脫硅方法，屬于高鋁粉煤灰的再利用領域。

背景技術

隨著中國對環保事業的日益重視以及中國鋁土礦資源的日益匱乏，粉煤灰尤其是高鋁粉煤灰的綜合利用越來越受到重視。近年來，多家科研單位和企業針對高鋁粉煤灰提取氧化鋁進行了科技攻關和產業化探索，初步形成了以下三種工藝技術路線：一是預脫硅－堿石灰燒結法，二是酸法，三是硫酸銨法。酸法和硫酸銨法起步相對較晚，且可借鑒的成熟設備及工藝技術較少，因此進展較為緩慢，目前處于中試階段，尚未實現工業化運行。相比較而言，預脫硅－堿石灰燒結法進展較快，目前內蒙古大唐國際再生資源開發有限公司利用高鋁粉煤灰年產20萬噸氧化鋁的示范生產線已經投入運行，目前運行狀況已趨于穩定，主要經濟技術指標達到或超過設計值。其工藝技術的核心是對粉煤灰預脫硅，脫除粉煤灰中40%的氧化硅后，使粉煤灰的鋁硅比達到2.0以上，再利用燒結法提取氧化鋁。該工藝盡管比粉煤灰直接提取氧化鋁能耗物耗大幅度降低，并綜合利用了部分硅資源，但與鋁土礦相比，脫硅粉煤灰的鋁硅比仍較低，燒結法生產氧化鋁的成本與拜耳法相比仍然偏高，同時要消耗大量石灰石資源并產生較多的硅鈣渣。

因此，對高鋁粉煤灰進行深度脫硅，進一步提高粉煤灰的鋁硅比是中國高鋁粉煤灰低成本、低渣量提取氧化鋁的關鍵所在。最近幾年，關于這方面的研究展開較多，授權公告號為CN202170247U(申請號為201120210976.3)的發明專利，介紹了一種提高高鋁粉煤灰鋁硅比的裝置及工藝，該專利介紹了通過套管加熱、保溫停留等工藝，運用此套裝置可以提高粉煤灰鋁硅比，但脫硅率有限，脫硅之后粉煤灰的鋁硅比只是從1.0左右提高至2.0左右；公開號為CN101913615A(申請號為201010231520.5)的發明專利介紹了一種提高低品位鋁土礦鋁硅比的方法，運用此方法須通入CO₂碳分，最終鋁土礦的鋁硅比達8.0左右。

綜上所述，現有的粉煤灰預脫硅技術存在脫硅效率低、預脫硅之后的粉煤灰無法滿足低能耗、低渣量提取氧化鋁的技術要求。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是克服現有的高鋁粉煤灰脫硅方法所存在的脫硅效率低、脫硅之后的產物鋁硅比低以至不能作為拜耳法提取氧化鋁的優質原料的缺陷，提供一種新的高鋁粉煤灰深度脫硅的方法，達到解決由于粉煤灰鋁硅比低而不能用拜耳法生產氧化鋁目的。

本發明主要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的：

一種高鋁粉煤灰的深度脫硅方法，包括以下步驟：

（1）將高鋁粉煤灰和氫氧化鈉溶液混合進行預脫硅處理；將預脫硅處理的產物過濾，得到濾餅和濾液；

（2）將含硫酸鈉和硫酸鋁的溶液與步驟（1）的濾餅混合均勻得到生料漿；

（3）焙燒生料漿得到熟料；

（4）用酸溶液處理熟料；處理產物過濾，收集濾餅，洗滌，得到高鋁硅比的產物。

其中，步驟（1）中所述的氫氧化鈉溶液的濃度優選為120g/L～250g/L,固含為150g/L～400g/L;所述高鋁粉煤灰中Al₂O₃含量大于或等于43%；所述的預脫硅處理的溫度優選為80℃～100℃，處理時間優選為2小時～5小時。

步驟（2）中，按硫酸鈉計，含硫酸鈉和硫酸鋁的溶液與步驟（1）的濾餅的質量比為0.15～0.3：1；所述的含硫酸鈉和硫酸鋁的溶液中，硫酸鈉的含量優選為120g/L～250g/L。

步驟（3）中所述的焙燒溫度優選為1000℃～1250℃，保溫時間優選為0.2小時～1.5小時。

步驟（4）中，所述的酸溶液優選為稀硫酸，更優選為質量濃度為5%～15%的硫酸溶液。

步驟（4）中所述的酸處理是在無需任何破碎或者細磨的前提下將稀硫酸直接與熟料進行攪拌反應，反應溫度為60℃～95℃，時間為5～30分鐘，硫酸和熟料的體積質量比為5～15:1（ml/g）；反應之后進行過濾洗滌，濾液為含有Na₂SO₄、Al₂(SO₄)₃以及SiO₂的溶液，濾餅即為鋁硅比超過10的高鋁硅比脫硅粉煤灰。

步驟（4）中所述的洗滌優選為采用逆向洗滌方式，第三級用清水洗滌，洗水量是干基濾餅質量的1～3倍，末次洗液進入濾液系統。