[发明专利]硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铝工业领域，尤其是一种酸法提取氧化铝的工艺。

背景技术

目前世界上每年生产7000多万吨氧化铝，各氧化铝厂几乎全部采用铝土矿为原料。我国是世界上最大的氧化铝生产国，年产量约3000万吨氧化铝，约占世界总产量的40%。但是我国铝土矿资源相对贫乏，铝土矿储量仅占世界总储量的6%左右，矿石品位较低，矿石类型主要以难处理的一水硬铝石为主，处理工艺复杂、能耗高，生产成本也较高。由于我国铝土矿资源严重不足，只能依靠从国外进口矿石解决原料问题，我国年进口铝土矿矿石约3000万吨，占国内铝土矿使用量的50%左右。矿石资源不足，严重制约了我国氧化铝工业的发展，寻找新的可替代的非铝土矿资源作为氧化铝工业原料，研究生产氧化铝新的工艺技术成为我国铝工业发展的当务之急。

我国煤炭资源非常丰富，煤炭产量占世界第一，每年产出20多亿吨煤，煤炭大部分用于火电厂发电，煤炭燃烧后将排出大量粉煤灰，我国每年大约排放高铝粉煤灰（指粉煤灰中Al₂O₃≥38%）1亿吨以上。经研究分析，高铝粉煤灰主要由氧化铝、氧化硅组成，2种成分的含量约占80%，另含铁、镁、钛、钙等其他成分，有的粉煤灰中还含有丰富的镓等稀贵金属，是综合利用提取冶金级氧化铝和金属镓的原料，具有极高的工业利用价值。我国北方地区的粉煤灰中氧化铝含量普遍高于南方地区，如山西、陕西、内蒙、宁夏、等地部分矿区产出的粉煤灰中氧化铝含量通常在40%左右，属于高铝粉煤灰，内蒙古鄂尔多斯地区粉煤灰中氧化铝含量有的高达45～50%，这与国外三水铝土矿中的氧化铝含量相当，从化学成分分析，完全可以作为提取冶金级氧化铝的原料之一。

目前粉煤灰通常是火电厂排出的废弃物，主要作为一种工业废渣堆存，这既占用了大量土地，而且严重污染了环境，为维护灰渣堆场的安全运行，还需要对灰渣堆场进行维护，这就增加了电厂的生产成本。沿海地区由于人口稠密、工业发达，有时将粉煤灰用于筑路、制砖等建筑材料，这仅属于粉煤灰低档次、低附加值的应用，而经济欠发达地区或西部地区，粉煤灰仍主要作为工业废渣堆存。总体来说，我国及世界发达国家对粉煤灰综合利用课题仍处于试验研究阶段，正在寻找其合理利用的途径。

近年来，针对我国铝土矿资源严重不足的现状，我国许多科研部门及大专院校，积极开展非铝土矿资源生产冶金级氧化铝研究，重点是研究高铝粉煤灰综合利用生产冶金级氧化铝。各研究单位根据各自的研究成果，提出了一些处理高铝粉煤灰的新工艺方法，主要研究方向如下：

（1）碱法：是高铝粉煤灰综合利用研究的主流方法。它主要借鉴现有氧化铝行业成熟的烧结法生产工艺，利用烧结法工艺可以处理低品位、低铝硅比矿石的特点，将高铝粉煤灰、石灰石（或石灰）、碱按一定的配比，制备成生料浆进行烧结，烧结熟料经溶出、脱硅、分解、焙烧而得到冶金级氧化铝产品。此法的优点是工艺技术成熟，能得到合格的氧化铝产品。但此法的缺点很多，主要是石灰配量巨大、赤泥量大、铝酸钠溶液的浓度低、生产能耗高，其投资和成本高，此方法其技术上可行但经济上不合理。

（2）盐酸法：采用盐酸与高铝粉煤灰按比例配料，在一定的温度及压力条件下溶出粉煤灰中的氧化铝，得到氯化铝溶液，氯化铝溶液经蒸发结晶、焙烧得到氧化铝产品，其优点是流程简单、渣量小、生产成本低。缺点是氯化铝溶液除铁及除杂较难、盐酸在80～160℃温度下对设备的腐蚀很严重，一些工艺及材料问题需进一步研究解决。

发明内容

本发明的目的是：提供一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，它生产成本低，能得到满足国家标准要求的冶金级氧化铝，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，将高铝粉煤灰与稀硫酸混合，制备成原矿浆A；采用连续溶出的方式在中压条件下从原矿浆A中溶出得到料浆；将溶出的料浆采用沉降槽分离，并进行反向洗涤，洗涤完成后的沉降槽底流用压滤机过滤，滤饼为洗干净的酸渣B，沉降槽的溢流为硫酸铝粗液C，将酸渣B送入酸渣堆场；将硫酸铝粗液C通过控制过滤进行净化，并通过树脂吸附脱铁后，得到纯净的硫酸铝溶液D；将纯净的硫酸铝溶液D送入蒸发工序中进行蒸发，去纯净的硫酸铝溶液D中的水分，使纯净的硫酸铝溶液D中的硫酸铝E以Al₂（SO₄）₃·nH₂O形式结晶析出；将硫酸铝E送往硫酸铝焙烧工序，硫酸铝E经过焙烧后分解得到氧化铝F及SO₃气体G。