[发明专利]一种自煤气化粉煤灰中低温提取氧化铝的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及粉煤灰的精细化综合利用技术，尤其涉及煤气化粉煤灰的综合利用，确切地说是一种以煤气化粉煤灰为原料，低温提取氧化铝的方法。

二、背景技术

粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的一种工业废物，长期以来一直被视为一种工业废弃物，不但占用土地且对环境造成严重污染，综合利用粉煤灰已成为迫切需要解决的问题。

我国氧化铝工业近年来发展迅速，2006年产量跃居世界第一，2008年产量占世界总产量的27.36％。氧化铝目前主要是由铝土矿通过拜尔法生产(乔秀臣，于建国，周华梅，等.一种低温活化粉煤灰的方法及其应用[P]中国专利：20096055013.8，2009-12-23.)，然而我国铝土矿资源仅占世界总储量的3.12％，且大部分品位较低，因此我国目前主要是通过大量进口铝土矿来维持氧化铝工业的发展，铝土矿进口量从2004年的88万吨迅速增长到2008年的2579吨(乔秀臣，于建国，周华梅，等.一种低温活化粉煤灰的方法及其应用[P].中国专利：20096055013.8，2009-12-23.)，因此寻找铝土矿的替代资源在我国势在必行。

粉煤灰作为一种城市矿产资源，含有多种有价元素，其主要化学成分为Al₂O₃和SiO₂等，其中，氧化铝含量为15-50％，作为一种可再生资源，如果能合理地加以利用，将是一种很好的铝资源。因此在我国开展从粉煤灰中提取氧化铝的相关技术研究具有很好的实际应用价值和市场潜力，将粉煤灰作为氧化铝的后备资源，对于我国铝工业的可持续发展具有重要的战略意义。

目前以粉煤灰为原料提取氧化铝的方法主要有碱法和酸法两大类。碱法比较成熟的有石灰石烧结法(陆胜，方荣利，赵红.用石灰烧结自粉化法从粉煤灰中回收高纯超细氧化铝粉的研究[J]粉煤灰，2003，No.1：15-17.)和碱石灰烧结法(王佳东，翟玉春，申晓毅.碱石灰烧结法从脱硅粉煤灰中提取氧化铝[J]轻金属，2009，No.6：14-16.)等。但由于碱法提取氧化铝工艺普遍存在能耗大、工艺复杂、渣量大，且排放出大量CO₂温室气体等缺陷，限制了其推广应用。

酸法是指在一定条件下，用硫酸或盐酸等强酸与粉煤灰中的氧化铝等可溶性成分反应，反应后铝等可溶性成分进入液相，硅则保留在酸浸渣中，从而实现铝、硅等有价元素的有效富集和分离。酸法提取氧化铝的方法虽然具有工艺简单，能耗低、废渣量小等优点，但由于传统粉煤灰中的铝主要以化学稳定性较高的莫来石和铝硅玻璃相存在，使得粉煤灰中氧化铝等可溶性成分反应活性较低，须采用高温、加压酸浸(CN101397146A)或添加氟化物作助溶剂(CN101214961A)，前者存在对设备材质要求苛刻、能耗高，而后者又易对环境和操作人员造成伤害等不利因素，从而限制了从粉煤灰中提取氧化铝工艺路线的工业化规模生产。

三、发明内容

本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种制备工艺简单、能耗低、无污染的自煤气化粉煤灰中低温提取氧化铝的方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明自煤气化粉煤灰中低温提取氧化铝的方法的特点在于按以下步骤操作：

a、循环酸浸

向煤气化粉煤灰中加入质量分数为20-50％的硫酸溶液，于60-95℃搅拌反应3-7小时，过滤后滤液静置冷却结晶，抽滤得粗硫酸铝晶体；

所述硫酸溶液与所述煤气化粉煤灰的质量比为3∶1-6∶1；

b、氢氧化铝的制备

向步骤a得到的粗硫酸铝晶体中加入氢氧化钠溶液调pH值至12-14，搅拌均匀后过滤，向滤液中加入酸性沉淀剂调节溶液调pH值至4.5-5.5，过滤并用蒸馏水洗涤滤饼，然后置于60℃干燥8-12小时即得氢氧化铝粉体；

所述酸性沉淀剂为硫酸或CO₂。

c、氧化铝的制备

将步骤b得到的氢氧化铝粉体置于450-600℃下煅烧3-8小时，即得γ-Al₂O₃粉体，或者置于1400-1600℃下煅烧5-10小时即得α-Al₂O₃粉体。

本发明的化学反应方程式如下：