[发明专利]一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种粉煤灰或炉渣的资源化利用方法，尤其涉及一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法。

【背景技术】

从粉煤灰或炉渣中提取氧化铝是将粉煤灰或炉渣作为一种二次资源的高附加值利用，相比于将粉煤灰或炉渣应用于建筑、建设及农业领域的研究，从粉煤灰或炉渣中提取氧化铝等有用资源的研究目前仍然处于理论研究阶段，可用于工业化生产的技术路线非常有限。国外利用粉煤灰或炉渣提取氧化铝或氢氧化铝的研究起步较早，早在20世纪50年代，波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克教授以高铝煤矸石或高铝粉煤灰(Al₂O₃＞30％)为主要原料，采用石灰石锻烧法，从中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥，取得了一些研究成果，并于1960年在波兰获得两项专利。

近些年来国外有关这方面的报道较少，较新的研究成果是Park等采用明矾间体法从粉煤灰中提取了氧化铝(PARK H C，PARKY J，STEVRENSR.Synthesis of alumina from high purity alum derived from coal flyash.Materials science and Engineering，2004，367：166-170，PARK HC，PARKY J，STEVRENS R等，粉煤灰提取高纯度明矾合成氧化铝，材料科学与工程，2004，367：166-170)。

我国从粉煤灰或炉渣中提取氧化铝的研究同样可以追溯到20世纪50年代，至1980年，安徽冶金科研所和合肥水泥研究所提出用石灰石烧结-碳酸钠溶出工艺从粉灰中提取氧化铝、其硅钙渣用作水泥原料的工艺路线，于1982年2月通过专鉴定。宁夏自治区建材研究院在90年前后展开了碱-石灰烧结法从粉煤灰中提氧化铝的研究，其特点之一就是先对粉煤灰进行脱硅处理之后再采用碱-石灰结法从中提取氧化铝。内蒙古蒙西集团、内蒙古工业大学以及中国科学院长春应用化学研究所作，已经进行了将近10年的研究，目前已经获得了一套石灰石烧结法提取氧铝并联产水泥的技术路线。此外，东北大学在山西也展开了类似的研究，目前已取得阶段性成果。

从粉煤灰中提取氧化铝的方法按主要添加剂的酸碱性来说可分为酸法、碱法以及酸碱混合法，一些常见方法的优缺点及存在的主要问题介绍如下：

酸法较有代表性的方法是硫酸浸取法，该方法为：首先用一定浓度及体积的NH4F作为助溶剂对粉煤灰进行浸泡，然后用一定浓度和体积的H₂SO₄，在一定温下进行溶解，Al以Al₂(SO₄)₃的形式从粉煤灰中浸出，除去杂质Fe后加入(NH₄)₂SO₄，与之反应生成NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O，最后在950℃下加热NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O就可得到Al₂O₃。

碱法研究的较为深入和全面，具有代表性的方法是石灰石烧结法和碱石灰烧法。石灰石烧结法系五六十年代我国从前苏联引进，该方法也是国内外从粉煤中提取氧化铝最为常用的方法。

混合法就是先用碳酸钠以一定比例和粉煤灰混合焙烧，然后用稀盐酸(或稀硫酸)进行溶解，生成硅胶和AlCl₃[或者Al₂(SO₄)₃]溶液，将硅胶过滤用于进一步制备白炭黑，对滤液进行除杂后加入NaOH进行中和，溶液达到一定pH值后沉淀析出Al(OH)₃，最后锻烧Al(OH)₃得到Al₂O₃。