[發(fā)明專利]利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610199528.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN105753025B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫俊民;洪景南;高志軍;楊會(huì)賓;朱應(yīng)寶;閆祿軍;胡劍;陳雄兵;許學(xué)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐國際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開發(fā)利用研發(fā)中心
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02;C01B33/24
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 黃健,陶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，屬于資源再生技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高鋁粉煤灰的主要化學(xué)成分是氧化鋁和氧化硅，是火力發(fā)電廠燃煤后產(chǎn)生的一種固體廢棄物，如不加以利用會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境造成長期的巨大損害。隨著我國鋁土礦資源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工業(yè)固體廢棄物提取氧化鋁越來越受到人們的重視。由于特殊的地質(zhì)背景，鄂爾多斯盆地晚古生代煤層及夾矸中富含一水軟鋁石和高嶺石等礦物，燃燒后所產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量高達(dá)50％左右，與中等品位鋁土礦中氧化鋁含量相當(dāng)，是一種非常寶貴的氧化鋁生產(chǎn)原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)高鋁粉煤灰的潛在儲(chǔ)量高達(dá)150億噸。因此綜合開發(fā)利用這些高鋁粉煤灰資源中的鋁硅元素，不僅可以保障我國鋁工業(yè)的戰(zhàn)略安全，還有利于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)和發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。

近幾年來，我國各大院校和科研單位積極開展了高鋁粉煤灰提取氧化鋁新工藝的研究，其主要工藝可分為：預(yù)脫硅-堿石灰燒結(jié)法、酸法、硫酸銨燒結(jié)法、石灰石燒結(jié)法等，具有代表性的方法是堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)法，石灰石燒結(jié)法存在渣相流量大、能耗高等缺點(diǎn)；預(yù)脫硅-堿石灰燒結(jié)法是目前唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的工藝方法，但該工藝卻存在工藝流程長、燒結(jié)能耗較高的問題。因此，開發(fā)一種能耗低，流程合理，適宜工業(yè)化生產(chǎn)的工藝方法是目前高鋁粉煤灰資源化利用中急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，用以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，在維持較高氧化鋁提取率的同時(shí)，優(yōu)化了工藝流程，降低能耗和生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其包括：

步驟(1)、對(duì)高鋁粉煤灰進(jìn)行預(yù)脫硅處理，獲得脫硅粉煤灰和脫硅堿液；

步驟(2)、對(duì)所述脫硅粉煤灰與種分母液混合后進(jìn)行拜耳法溶出，獲得拜耳法溶出渣和拜耳法溶出漿液，所述種分母液中氧化鋁濃度為80～130g/L，氧化鈉濃度為200～240g/L，碳酸鈉濃度5～20g/L；所述種分母液的體積與脫硅粉煤灰的質(zhì)量之比為2.5～4ml/g；；

步驟(3)、將所述拜耳法溶出渣與石灰石磨制混合得混合物料，石灰石的加入量滿足混合物料中CaO與SiO₂、TiO₂的摩爾比為CaO/SiO₂＝1.8-2.2、CaO/TiO₂＝0.9～1.1，然后將所述混合物料燒結(jié)成熟料，熟料經(jīng)溶出調(diào)整液溶出后得到燒結(jié)法溶出液，所述溶出調(diào)整液中氧化鋁濃度為30～50g/L，氧化鈉濃度為25～40g/L，碳酸鈉濃度為15～30g/L，且所述溶出調(diào)整液的體積與熟料的質(zhì)量之比為2.5～4.5ml/g；

步驟(4)、將所述拜耳法溶出漿液與燒結(jié)法溶出液以0.85～1.15的體積比混合，并進(jìn)行常壓脫硅處理后得到鋁酸鈉精液；

步驟(5)、所述鋁酸鈉精液經(jīng)種分和焙燒后得到氧化鋁。

本發(fā)明提供的方法中，采用了先將高鋁粉煤灰中部分氧化硅提取出來，然后分兩次將脫硅后的高鋁粉煤灰中的氧化鋁進(jìn)行溶出提取的工藝。首先將脫硅后的高鋁粉煤灰和種分母液混合進(jìn)行拜耳法溶出，能夠?qū)⑵渲?0-65wt％左右的氧化鋁提取出來；然后，將含有剩余氧化鋁的拜耳法溶出渣加入石灰石燒結(jié)成熟料，熟料經(jīng)溶出調(diào)整液再進(jìn)行溶出。

采用本發(fā)明方法對(duì)脫硅后的高鋁粉煤灰進(jìn)行拜耳法溶出后，獲得的拜耳法溶出渣的堿比已經(jīng)能夠符合后續(xù)步驟的要求(經(jīng)檢測，上述方法獲得的拜耳法溶出渣中Na₂O/(Al₂O₃+Fe₂O₃)＝0.8～1.1)，無需再加入碳酸鈉等堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)堿比，僅需要加入石灰石調(diào)節(jié)鈣比在適當(dāng)范圍內(nèi)即可(即使得CaO/SiO₂＝1.8-2.2、CaO/TiO₂＝0.9～1.1)。此外，本發(fā)明方法首先采用拜耳法溶出了一部分氧化鋁，減小了后續(xù)系統(tǒng)物料流量，同時(shí)大大降低了燒結(jié)工藝中回轉(zhuǎn)窯的能耗。本發(fā)明方法具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此具有較好的產(chǎn)業(yè)化推廣價(jià)值。

本發(fā)明提供的方法中，使用的原料高鋁粉煤灰中氧化鋁的質(zhì)量含量通常不低于43％。上述方法中，對(duì)高鋁粉煤灰進(jìn)行預(yù)脫硅處理，獲得脫硅堿液之后，還包括向所述脫硅堿液中加入石灰乳進(jìn)行苛化反應(yīng)，并將所述苛化反應(yīng)產(chǎn)物中的固相分離獲得副產(chǎn)品活性硅酸鈣。