[發明專利]一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法

在審

• 申請號: 201410823508.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104649306A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 曾偉;郭新峰;梁興國;錢永康;段文科;郭坤;高璇;丁建亮
• 申請（專利權）人: 航天推進技術研究院
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，對顆粒完成兩段式流態化焙燒系統焙燒，并采用聯合除雜質方法，其特征在于：

(1)?粉煤灰與硫酸銨(NH₄)₂SO₄混合造粒：

在粉煤灰中加入(NH₄)₂SO₄，均勻混合，粉煤灰與(NH₄)₂SO₄的混合摩爾比為1：5~10；

完成造粒，球型混合顆粒的粒度為直徑0.5～10mm；

(2)?對顆粒進行兩段式流態化焙燒系統焙燒

a).對造粒進行低溫干燥焙燒：

在低溫干燥系統內，低溫焙燒流化床本體底部接低溫焙燒流化床風室，下部與料倉及給料裝置固定連接，頂部出口與第一旋風分離器上部一側固定連接；低溫焙燒流化床燃燒器可安裝與低溫焙燒流化床風室前側或低溫焙燒流化床本體下部；第一旋風分離器底部與第一回料裝置一側固定連接，第一回料裝置另一側與低溫焙燒流化床本體下部固定連接；第一高效旋風分離器上部的一側與第一旋風分離器頂部出口固定連接，頂部出口與第一空氣預熱器一側連接，底部出口連接中間熟料倉；第一空氣預熱器另一側連接第一布袋除塵器一側，第一布袋除塵器另一側接成氨吸收系統；低溫干燥流化床焙燒操作溫度為60～220℃，時間3秒～30分鐘，去除顆粒表面的游離水；

b).惰性氣體密相輸送：

將低溫干燥流化床焙燒后的混合顆粒用空分后的氮氣輸送入高溫焙燒循環流化床；由于氮氣是由空分系統而來，因此可控制氮氣的進爐量，大大降低NO_x的排放，并且輸送是全封閉性，使整個輸送過程無粉塵飛揚，對環境無污染；

c).對物料顆粒進行高溫焙燒：

在高溫焙燒氧化鋁系統內，焙燒循環流出床本體頂部出口與第二旋風分離器上部一側固定連接；焙燒循環流出床燃燒器可安裝與焙燒循環流化床風室前側或焙燒循環流出床本體下部；第二旋風分離器底部與第二回料裝置一側固定連接，第二回料裝置另一側與焙燒循環流出床本體下部固定連接；第二高效旋風分離器上部的一側與第二旋風分離器頂部出口固定連接，頂部出口與余熱鍋爐煙氣進口連接，余熱鍋爐煙氣出口連接第二布袋除塵器一側，第二布袋除塵器另一側接第二空氣預熱器一側，第二空氣預熱器另一側連接第二堿洗塔底部，第二堿洗塔頂部與第二引風機入口連接，第二引風機出口接煙囪；第二助燃風機與第二空氣預熱器空氣入口連接，第二空氣預熱器空氣出口與焙燒循環流化床風室連接；第二回料裝置分流管與多級錯流沸騰冷卻床熱料入口連接，第二高效旋風分離器、余熱鍋爐和第二布袋除塵器底部都連接多級錯流沸騰冷卻床熱料入口連接；冷卻風機與多級錯流沸騰冷卻床底部連接，多級錯流沸騰冷卻床頂部與焙燒循環流出床本體下部或余熱鍋爐入口連接；對低溫干燥焙燒后密相輸送來的顆粒進行循環流化床高溫焙燒，焙燒溫度為80～800℃，焙燒時間為3秒～30分鐘，最后生成熟料；

上述方法，是把硫酸銨做為循環介質，二者混合配料，在常壓下進行固相反應，激活粉煤灰的活性，使之與硫酸銨發生反應，生成水溶性的硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸鈦、硫酸鎂等含有部分硫酸鋁銨、硫酸鐵銨等復鹽的混合熟料，并釋放出氨氣；

生產氧化鋁之焙燒過程的化學反應方程式為：

Al₂O₃?＋4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄?Al（SO₄）₂＋6?NH₃↑＋3H₂O

Al₂O₃?＋3(NH₄)₂SO₄＝Al₂（SO₄）₃＋6?NH₃↑＋3H₂O

Fe₂O₃＋4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄?Fe（SO₄）₂＋6?NH₃↑＋3H₂O

Fe₂O₃＋3(NH₄)₂SO₄＝Fe_?2（SO₄）₃＋6?NH₃↑＋3H₂O

(NH₄)₂SO_4??→??SO₃↑＋NH₃↑

（3）在焙燒后產生的熟料中加入2～30%的稀硫酸進行物料的溶出，過濾，濾液為NH₄?Al（SO₄）₂粗液，濾渣的硅渣，主要成分為二氧化硅，加酸的目的是除去溶液中的二氧化硅（因二氧化硅不溶于酸）；

（4）對上述溶液進行過濾，對濾液通入焙燒反應過程中釋放出的氨氣，調節溶液PH值，以滿足聯合法除雜的要求，經除雜質后，得到NH₄Al（SO₄）₂精液；

（5）上述除雜分離出來的NH₄Al（SO₄）₂精液吸收焙燒反應過程中釋放出的氨氣，?該氨氣與NH₄?Al（SO₄）₂精液發生氨沉反應：

NH₄?Al（SO₄）₂＋3?NH₃＋3H₂O＝Al（OH）₃↓＋2（NH₄）₂SO₄

（6）對上述沉淀物Al（OH）₃進入焙燒系統焙燒，便得到Al₂O₃；

對送來的Al（OH）₃顆粒進行循環流化床高溫焙燒，焙燒溫度為1100℃左右，焙燒時間為3秒～30分鐘，最后生成冶金級氧化鋁。