[发明专利]一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业固体废弃物处理利用生产氧化铝的方法，尤其涉及一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。目前，我国粉煤灰年排放量上亿吨，我国粉煤灰的总堆存量有十几亿吨。大量粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，构成了对生态和环境的双重破坏。因此开展粉煤灰的综合利用具有重大现实意义和长远战略意义。同样，我国是一个铝资源不富有的国家，有资料报道了我国45种主要矿产对2010年需求的保证程度，有10种矿产属于不能保证，其中包括铝土矿。按着目前氧化铝产量的增长速度和铝土矿开采、利用中的浪费，即使考虑到远景储量，我国的铝土矿的年限也很难达到50年。所以，解决这种资源危机的方法有两种：一是合理利用现有铝土矿资源；二是积极找寻并利用其他含铝资源。而氧化铝是粉煤灰的主要成分之一，其质量分数一般为15％～40％，最高可达58％。所以，开展从粉煤灰中提取氧化铝的研究工作可以解决粉煤灰的污染，变废为宝。

目前，从粉煤灰中提取氧化铝的研究比较成熟的有石灰石烧结法和碱石灰烧结法，此两者通称为碱法。2004年12月内蒙古自治区科技厅召开了蒙西高新技术集团有限公司研究开发的“粉煤灰提取氧化铝联产水泥产业化技术”项目科技成果鉴定会，采用的就是改进的碱石灰烧结法，该集团自主完成了近5000吨级的中试，并取得多项专利。但碱法提取粉煤灰中氧化铝也存在一些问题，主要是①烧结法产生的硅钙渣，只能用做水泥原料，每生产1吨的氧化铝要产生数倍于粉煤灰的硅钙渣，而水泥有其相应的销售半径，如果当地没有大型的水泥工业支持将会造成二次污染；②烧结法只提取了粉煤灰中的氧化铝，其二氧化硅的利用价值低。③烧结法处理粉煤灰设备投资大，能耗高，成本高。

由于粉煤灰的铝硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法处理粉煤灰原则上更合理。酸法浸出粉煤灰中的氧化铝，可以使生成的铝盐进入溶液，硅不与酸反应，完全在固相渣中。酸法处理粉煤灰可以克服烧结法的不足，不会产生多于原料粉煤灰的固体废物，而且提取氧化铝后，二氧化硅会富集，渣中其含量能达到80～90％(按氧化铝浸出率85％计)，这样更有利于其利用。由于粉煤灰是经过高温燃烧后迅速冷却，所以玻璃相占很大比例，其化学活性很低。因此，要提高粉煤灰中氧化铝的提取率就要从提高粉煤灰的化学活性入手。目前资料报道的方法是在酸浸反应中加入氟化物助溶，使硅与氟结合，达到释放其中氧化铝的目的，但在助溶的过程中可能会产生HF等有害气体，在去氟纯化的过程中又会排出含氟废液和废渣，不但会污染环境，而且会造成对操作人员的安全隐患。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法，目的不添加任何助剂，使粉煤灰中氧化铝提取率高，节省能源。

为实现上述目的本发明一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法，它包括下述步骤：将粉煤灰机械活化；将机械活化后的粉煤灰与水按照1：0.5～2.5混合，加入重量比为1～3.5的浓硫酸在反应釜中反应，加热至120℃～250℃，压力为0.11MPa～0.5MPa，反应时间1h～8h；反应降温后固液分离，得到硫酸铝液体，蒸发浓缩后冷却，析出硫酸铝晶体；硫酸铝晶体脱水得到干式硫酸铝；干式硫酸铝分解得到γ-Al₂O₃和SO₃；将粗γ-Al₂O₃在碱溶液中溶解，固液分离后得到纯净的铝酸钠溶液；向铝酸钠溶液中加入氢氧化铝晶种析出氢氧化铝，种分后的碱液经蒸浓后可循环溶解制得的粗γ-Al₂O₃；制备的氢氧化铝煅烧得到冶金级氧化铝。

所述的机械活化是采用振动磨、立式磨、行星磨或高能球磨中的一种进行研磨，研磨到100-800目。

所述的反应釜的内衬为耐酸瓷砖、搪瓷、玻璃、氟塑料、聚四氟乙烯中的一种。

所述的粉煤灰与酸反应后，硫酸铝溶液与渣的固液分离采用絮凝沉降、加压过滤或减压过滤中的一种。

所述的液体硫酸铝蒸发浓缩采用常压或减压蒸发。

所述的硫酸铝晶体脱水是在200℃-400℃煅烧得到干式硫酸铝。

所述的干式硫酸铝在500-900℃的温度下，加入60％～90％的空气，煅烧得到γ-Al₂O₃和SO₃。

所述的SO₃用浓硫酸吸收制备硫酸。