[发明专利]一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉煤灰的资源化综合利用，涉及一种从粉煤灰中提取二氧化硅和氧化铝的方法，具体是涉及一种先从粉煤灰中提取出二氧化硅，使剩余灰渣的铝硅比≥2，再利用石灰或碱石灰烧结法生产冶金级氧化铝，残渣用作填料或制备水泥的方法。

背景技术

燃煤电厂排放的大量粉煤灰对周围的农业生产和自然生态造成了严重的污染和破坏，综合利用粉煤灰已经成为一项迫切的需要解决的课题。

粉煤灰也是一种矿产资源。粉煤灰中一般含Al₂O₃约为15～40％，含SiO₂大都在40％以上，有些地方的粉煤灰含Al₂O₃在40％以上，含SiO₂约50％，属高铝粉煤灰。

我国火力电厂每年排放4亿多吨粉煤灰，其中高铝粉煤灰排放量不少于1亿吨。如果能将这些废弃的高铝粉煤灰资源充分回收利用，每年可以生产3000多万吨Al₂O₃，远高于我国现有Al₂O₃的总产能。我国铝土矿储量仅为世界平均储量的1/10，因此，高铝粉煤灰资源的利用，对于我国铝工业的可持续发展具有重要的战略意义。

从粉煤灰中提取Al₂O₃的方法分为酸法和碱法两类。利用酸法提取Al₂O₃，在有效提取粉煤灰中的铝氧化物时，可以避开二氧化硅的危害。但酸法提取的缺点是在浸取氧化铝时，也将粉煤灰中的许多可溶出的杂质如铁、钛、镁等带入了溶液，须增添后序处理工序；再就是酸法提铝的设备需要有很好的耐酸腐蚀性，反应设备制造有相当的难度；酸法提铝的工艺能耗高，需有一定的环保投入。

上世纪60年代，波兰就利用碱石灰烧结法自粉煤灰中提取Al₂O₃，建成了年产5000吨Al₂O₃及35万吨水泥的实验工厂。我国安徽省冶金研究所和合肥水泥研究院在80年代申报了用石灰石烧结、碳酸钠溶出自粉煤灰中提取Al₂O₃，残渣用于生产水泥的成果，于1982年3月通过专家鉴定。宁夏自治区建材研究所研究的碱石灰烧结法自粉煤灰中提取Al₂O₃、残渣生产水泥工艺于1987年9月由宁夏自治区科委组织鉴定。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，该集团自主完成了近5000吨级的中试。虽然关于碱法提取Al₂O₃的报道很多，但目前尚未见到过采用上述工艺方法半工业化和工业化连续生产的报道。其原因是用碱法处理高硅含铝粉煤灰的工艺繁长，运作物料量大，设备投资亦大，能耗高，成本高，而且产生的残渣量是粉煤灰量的数倍，用残渣制成的大量水泥就地销售有限，综合经济效益差，综合利用水平低，因而阻碍了碱法在综合利用粉煤灰方面的应用。

目前世界上90％的Al₂O₃都是采用拜尔法生产的。但是拜尔法生产要求原矿的铝硅比比较高，需要≥7，对于3＜铝硅比＜7的铝土矿，直接采用拜尔法生产Al₂O₃是不经济的，需要对矿粉进行配碱配钙烧结处理，或用其他复杂方法提取Al₂O₃，由此导致生产成本较拜尔法提高20～50美元/吨。粉煤灰的铝硅比一般小于1，更是无法套用现成的拜尔法工业设备直接提取Al₂O₃。

本申请人的200710061662号专利申请提供了一种从粉煤灰中提取二氧化硅和氧化铝的方法，该方法是先利用酸浸、碱浸或焙烧的方法对粉煤灰进行活化处理，再以质量浓度大于40％的Na0H溶液浸硅，将其中的硅以硅酸钠的形式溶出，使碱浸渣的铝硅比≥2后，再配入CaO或CaCO₃煅烧成熟料，以拜尔法制备氧化铝，取铝后的余渣用于生产水泥。该方法突破了高硅铝料提铝除硅的传统理论观念束缚，率先提出了先提硅后提铝的全新的利用高铝粉煤灰类高硅铝资源生产氧化铝的方法。然而，本申请人进一步的研究发现，经过更简单的烘干或研磨处理，也可以达到上述先提硅，再提铝的目的。

发明内容