[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

技術領域

本發明涉及一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。

背景技術

火力發電在我國的發電結構中占有主導地位，而燃煤火力發電在火力發電中占有絕對的比例，粉煤灰是燃煤電廠排棄的固體廢棄物。

近年來，隨著電力工業的發展，粉煤灰的排放量急劇增長，據中國煤炭工業協會2009年1月的報告，2008年我國的產煤總量為27.16億噸，其中大部分用于發電，我國粉煤灰的年排放量已超過2億噸，累計堆存量超過25億噸，占用了大量耕地、大范圍地污染了環境。因此，開展粉煤灰的綜合利用研究，實現其資源化，不僅是關系到我國電力工業及相關工業可持續發展所面臨的亟待解決的重大問題，而且對保護土地資源、減少和消除環境污染，實現循環經濟具有重要意義。

粉煤灰中含有的主要成份有：Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、TiO₂、CaO、K₂O、MgO等，其中氧化鋁的含量一般可達到20%～40%，最高可達50%以上，可代替鋁土礦成為一種很好的氧化鋁資源。由于粉煤灰是在爐膛中高溫燃燒的產物，所以大部份粉煤灰是以玻璃體形式存在，其結構聚合度大，化學性質十分穩定。

目前國內外由粉煤灰制備氧化鋁的方法，主要為酸浸法、堿熔法。

酸浸法（硫酸直接浸取法、氟銨助溶法、硫酸鋁銨等）系以酸為浸劑從粉煤灰中提取氧化鋁，其缺點是粉煤灰中含有的其它金屬也會隨鋁一起進入浸取液，影響氧化鋁產品的純度，需設法提純，且對設備腐蝕嚴重，污染大。

燒結堿熔法（石灰石燒結自粉化法、堿石灰燒結法、碳酸鈉焙燒法等）系利用堿從粉煤灰中提取氧化鋁，由于硅隨鋁一起溶解于堿溶液，需想法脫硅。

酸浸法或燒結堿熔法提取氧化鋁的過程中，為了去除溶液中的雜質，基本上均采用了氧化鋁行業的拜爾法除雜，致使整個工藝鏈較長，設備投資大，能耗高；同時，無論是粉煤灰與活化料的混合高溫加熱還是鋁鹽鍛燒生成氧化鋁均需進行焙燒，在焙燒過程中耗能高、煙氣量大、給后續煙氣處理帶來困難，并且焙燒過程中極容易發生物料熔融粘壁、結塊或結圈等現象。因此，由于上述成本高及工藝難以操作等原因，使粉煤灰提取氧化鋁無法真正實現工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提高一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，采用粉煤灰與硫酸銨焙燒、聯合除雜以及富氧燃燒兩段式流態化焙燒系統，解決了背景技術中設備的高腐蝕問題，并縮短了整體主流程的工藝鏈，其兩段式流態化焙燒系統采用富氧燃燒、兩段循環流態化焙燒、密相輸送等方法使焙燒過程能耗低、經濟、煙氣量小、成本低，并解決了物料熔融粘壁、結塊或結圈的技術問題。

本發明的技術解決方案是：

一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，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，本發明中低溫干燥系統與高溫焙燒氧化鋁系統組合具有如下創新點：

①???將物料焙燒分為低溫和高溫焙燒流化床系統兩部分，完全并聯獨立，可做到互不干擾；低溫焙燒流化床內部為單級或多級串聯沸騰床，在爐內提供補然火焰，能解決由于大量的結晶水集中放出，熱能供給不足、不及時，而出現結團、結渣的現象，對物料晶體附著水分適應范圍廣；

②???低溫干燥系統在低溫焙燒流化床內將物料進行干燥脫水、氧化，去除顆粒表面的游離水。同時嚴格控制出口煙氣溫度并對出口煙氣進行多級余熱回收，實現能耗的最小化，盡可能的燃料的消耗。最后將低溫煙氣進行吸收利用；低溫干燥流化床焙燒，溫度為60～220℃，時間3秒～30分鐘。

③???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。