[發明專利]粉煤灰一步預處理還原焙燒酸堿聯合提取氧化鋁的方法

有效

• 申請號: 201711083569.9
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107697935B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 蔣訓雄;汪勝東;李達;范艷青;張登高;蔣偉;趙峰;馮林永;劉巍
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院
• 主分類號: C01F7/04
• 分類號: C01F7/04
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 尹春雷

本發明公開了一種粉煤灰一步預處理還原焙燒酸堿聯合提取氧化鋁的方法，屬于粉煤灰提取氧化鋁技術領域。將粉煤灰與碳基固體還原劑、濃硫酸按一定比例混合配料后，直接送入焙燒設備中完成還原焙燒，然后將還原焙砂用含氫氧化鈉的堿液在溫度80℃以下進行堿浸，得到鋁酸鈉溶液和溶出渣。本方法中，熟化和還原焙燒在同一設備內完成，在熟化和還原焙燒之間，無熟料粉碎?細磨、熟料與還原劑混合配料等中間工序，一步得到還原焙砂，簡化了流程，節約能耗，減少投資，且在粉煤灰、碳基固體還原劑、濃硫酸的混合料中，由于碳基固體還原劑的配入，可使熟化料疏松，從而避免回轉窯結圈，利于回轉窯作業。

技術領域

本發明屬于粉煤灰提取氧化鋁技術領域，具體涉及粉煤灰酸堿聯合提取氧化鋁的方法。

背景技術

目前國內外研究的粉煤灰生產氧化鋁方法大致分為堿法和酸法兩大類。

堿法包括石灰石燒結法和預脫硅——堿石灰燒結法等。石灰石燒結法類似于鋁土礦生產氧化鋁的燒結工藝，技術較成熟，但由于粉煤灰含硅高，需要配入大量石灰石粉，燒結能耗高，且提取氧化鋁后會產生大量硅鈣渣，雖然該硅鈣渣可用于生產水泥，但由于渣量大，受水泥銷售半徑限制，水泥生產難以完全消納，從而易形成新的固體廢物堆積，導致新的環境污染問題。

對粉煤灰進行堿浸預脫硅處理，可以提高粉煤灰的鋁硅比，降低燒結量，從而降低氧化鋁生產能耗，如CN101284668A公開的一種從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的方法，將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液在高壓反應釜內進行加壓浸出，使部分硅溶出，含硅浸出液用于生產白炭黑或活性硅酸鈣等硅產品，預脫硅后的粉煤灰與石灰石粉、碳酸鈉溶液混合后燒結，然后浸出鋁。但預脫硅成本高，其副產的硅產品數量大，面臨的市場銷售與競爭壓力非常大。

酸法生產氧化鋁由于不需要添加造渣劑，提取氧化鋁后的殘渣量少，符合減量化綜合利用工業固廢的要求，且可以獲得較高的氧化鋁回收率。但由于酸法處理產出的浸出液需要濃縮結晶，且得到鋁中間產物含結晶水較高，后續脫水能耗高，導致酸法氧化鋁的總能耗高。同時由于酸法處理的浸出選擇性差，鐵、鈣、鎂、鈦等雜質大量溶出，濃縮結晶產出的鋁鹽純度不高，后續需進一步拜耳法處理，雖然采用粉煤灰原灰磁選預脫鐵和酸浸液化學凈化可以提高產品純度，但成本高。CN1792802A公開的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其工藝過程是將研磨至200～400目的粉煤灰，先在300～760℃下焙燒活化1～1.5h，然后于160～300℃下用60～98％濃度的硫酸浸出，浸出好的礦漿過濾以分離余酸，余酸返回浸出循環，再用水從濾渣中浸出鋁，然后經濃縮結晶、干燥脫水、焙解，得到γ-Al₂O₃，采用該方法，鋁的浸出回收率可達85％。CN101811711A公開的一種由粉煤灰提取氧化鋁的方法，將粉煤灰與鹽酸在內襯聚四氟乙烯的壓力容器中溶出，溶出液經濃縮蒸發結晶制備六水氯化鋁，六水氯化鋁經脫水分解制備初氧化鋁，再經拜耳法制備冶金級氧化鋁；由于本工藝采用鹽酸加壓溶出，盡管壓力容器內襯聚四氟乙烯，但溶液管道需要強耐腐蝕材料，后續溶出液濃縮結晶等能耗均較高。總體而言，酸法的設備腐蝕嚴重、氧化鋁產品質量欠佳。

酸堿聯合工藝可實現酸法與堿法的優勢互補，是粉煤灰提取氧化鋁的技術發展方向。CN106477609A公開的一種粉煤灰硫酸熟化生產氧化鋁的方法，將粉煤灰與濃硫酸混合均勻后，先于100～500℃下進行焙燒，得到硫酸化熟料，然后用水浸出熟料得到硫酸鋁溶液和高硅渣，硫酸鋁溶液經蒸發濃縮結晶、干燥脫水得到硫酸鋁，將硫酸鋁與適量還原劑一起進行快速還原焙燒得到粗氧化鋁，然后在80～200℃用堿浸出粗氧化鋁生產冶金級氧化鋁，該方法具有鋁回收率高，設備材質容易解決，氧化鋁產品質量好等優點。