[发明专利]一种从粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于发电、冶金、化工综合生产过程中所排放的固体废弃物的综合利用技术领 域，特别涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝与硅胶的方法。

背景技术

目前我国的粉煤灰储灰场大多未经处理，露天堆放。粉煤灰中的20％是很容易吹到空气 中的空心微珠，富含重金属，只要风力达到四级，粉煤灰就会扬起，沉降范围可达10万～ 15万平方公里，从而污染周围的土地。此外，经过风化及大气降水的淋溶作用，长期堆放 的粉煤灰中的微量有毒重金属元素(如铅、镉、汞、砷、铬等)会渗入地下，导致土壤、地 表水体及浅层地下水的污染，影响土壤环境和水环境。

粉煤灰中的放射性物质起源于原煤，其放射性核素含量因原煤产地、品种不同而存在 差异。由于某些煤层中(特别是劣质煤)226镭、232钍、40钾等放射性核素含量较高，燃烧 后粉煤灰中的放射性元素也相对富集。因此，为实现固体废物的减量化、无害化和资源化， 研究粉煤灰的综合利用意义重大。

目前粉煤灰主要用于回填、筑路、建筑等方面，尽管用灰量较大，但经济效益不明显 。为了提高粉煤灰的利用价值，人们尝试从粉煤灰中提取有价值的物质成分。粉煤灰中氧化 铝的含量仅次于二氧化硅，列第二。尤其是含高铝的粉煤灰中氧化铝的含量更高，因此也 可以说粉煤灰是一种铝资源矿藏。面对地球的矿产资源因长期开采而储量日益减少的今 天，加强粉煤灰等工业废渣的回收利用，对解决矿产资源短缺，改善人类生存环境有重要 意义。

目前，国外发达国家对粉煤灰中具有高附加值组分的提取与开发利用非常重视，尤其 是从精细化工利用方面开展的研究工作较早，并取得了较满意的成果。近年来，对粉煤灰 的综合利用与处置受到国家、当地政府及有关部门的高度关注。

发明内容

本发明的目的就是提供一种从粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，该方法对设 备的要求低，所提取的氧化铝和硅胶为高附加值产品，市场需求量大。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：包括下列步骤：

步骤1：焙烧活化

取粉煤灰与Na₂CO₃，按粉煤灰∶碳酸钠为1∶0.3～1∶4的质量比例混合均匀，然后在 温度500℃～1000℃条件下焙烧，焙烧时间20分钟～90分钟得到焙烧产物；焙烧时煅烧设 备接气体输出管，并与碳分池连接；

步骤2：浸取

将步骤1获取的焙烧产物中加入质量浓度为0～20％的氢氧化钠溶液，并使固液质量比 为1∶3～1∶50，浸取温度10℃～100℃，浸取时间5分钟～90分钟；浸取后过滤，分别得 到滤液和滤渣。滤渣与粉煤灰混合成的混合物料，继续以步骤1的条件循环焙烧活化，并 采用本步骤方法条件浸取利用；

步骤3：碳分

将步骤2所得滤液在负压条件下蒸发浓缩，浓缩装置同时接冷凝装置回收蒸馏水；滤 液浓缩至原体积的10％～50％后，置入碳分池中，常压或加压条件下通入CO₂进行碳分；碳分 温度保持在20℃～100℃，滤液pH值4～10作为碳分终点；碳分后过滤，滤渣为H₂SiO₃和 Al(OH)₃混合物，滤液为Na₂CO₃溶液；

步骤4：碳酸钠及水回收

将步骤3所得的Na₂CO₃溶液负压蒸发结晶并烘干，即可回收碳酸钠；回收的碳酸钠可 直接用于步骤1或步骤2中所述的滤渣与粉煤灰混合成的混合物料的循环焙烧活化过程； Na₂CO₃溶液加热负压蒸发过程中，接冷凝装置和储罐回收蒸馏水；

步骤5：硅铝分离并获取硅胶

向步骤3所得的H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物，加入3mol～10mol的精制盐酸，并使固液质量 比为1∶1～1∶10，保持温度10℃～100℃条件下反应3分钟～120分钟后过滤，分别得到AlCl₃精液与滤渣；滤渣陈化、洗涤得到纯净硅胶；

步骤6：获取氧化铝