[发明专利]一种粉煤灰生产工业硫酸铝及其综合利用的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰资源化和综合利用的工艺方法，具体为一种粉煤灰生产工业硫酸铝及其综合利用的工艺方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤锅炉中煤燃烧后剩余的固体残渣，主要来自于燃煤电厂。目前全国每年粉煤灰的堆积量达到30亿吨，占用了大量土地资源，严重污染了空气和地下水资源。从资源的角度看，粉煤灰是一种富含硅铝酸盐的中级品位铝矿，而且随着我国铝土资源的不断枯竭，利用粉煤灰来提取铝具有十分广阔的应用前景。

利用粉煤灰提取的硫酸铝，主要用于饮用水、工业用水、废水和污水处理、造纸、印染、鞣革，还可以用作消防材料及其木材防护剂等行业。专利申请号94100813.4公开了一种以粉煤灰为原料生产硫酸铝的方法，它以粉煤灰为原料，加入50％～60％硫酸，浸泡12～24h，在100℃加热2～4h，趁热过滤，反复洗涤滤饼呈中性，将滤液合并煮沸浓缩至15～20波美度，抽滤即得硫酸铝晶体，具有原料易得，工艺简单，成本低等特点。但是由于原来粉煤灰没有除铁，酸浸液也没有采用有效的除铁措施，导致硫酸铝产品杂质成分较高，产品用途受到限制。申请号200810011311.2公开了一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法，包括以下步骤：机械活化、硫酸加热加压浸出反应、生成碱式硫酸铝、碱式硫酸铝液体加入硫酸、转化为硫酸铝溶液、蒸发浓缩、冷却析晶得到硫酸铝晶体，该专利申请以提高铝的提取率为追求目标，其中涉及到形成中间体碱式硫酸铝的复杂过程，所获得的硫酸铝晶体含有较多的杂质，难以制备出硫酸铝产品，推广应用受限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种粉煤灰生产工业硫酸铝及其综合利用的工艺方法，本方法采用一定浓度硫酸加热加压浸出硫酸铝，经浓缩后采用重结晶的方法除铁，制备出Fe含量低于0.02％的工业硫酸铝。本方法具有工艺简单、流程短、生产过程易于控制、铝提取率高、生产成本低、产品杂质含量低、质量稳定的优点，便于推广应用。

本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：

机械活化：将粉煤灰经过机械活化；

浮选除碳：将经过机械活化的粉煤灰，按照粉煤灰与水的质量比为1∶1～1∶3加水，充分搅拌，经过浮选除去未燃净的黑；

磁选除铁：经过磁选除去氧化铁、并得到磁铁矿粉；

硫酸浸提铝：将经过浮选碳、磁选铁之后的粉煤灰残液与浓硫酸配成硫酸浓度为30％～95％的混合溶液，控制粉煤灰与混合溶液的固液比为1∶1～1∶15，在耐酸反应设备中进行加热加压反应1～6h，反应的最高温度为200℃～240℃；

固液分离：反应降温后，按照粉煤灰与水的质量比为1∶10～1∶20加水，加热煮沸后，抽滤得到滤饼，并用粉煤灰与水的质量比为1∶1～1∶2的水洗涤，得到硫酸铝粗液；

硫酸铝粗液浓缩：硫酸铝粗液在90℃～130℃蒸发浓缩，冷却后，控制析出的晶体重量占硫酸铝液体原重量的40％～65％，得到硫酸铝浓缩液；

硫酸铝重结晶：将硫酸铝浓缩液加热至40℃～70℃，并保温1～6h，使晶体中的杂质充分溶出，然后将溶液冷却重结晶，使得大部分硫酸铝结晶析出，而少量硫酸铁等杂质由于浓度较低，仍留在溶液当中，再采用倾析法使沉淀与上面的清液分离，从而得到精制结晶硫酸铝浆液。将前述的重结晶工序重复操作2～6次，以最大限度地除去铁杂质；

二次固液分离：将所得精制结晶硫酸铝浆液进行固液分离，可使用离心分离或真空带式过滤，得到低铁结晶硫酸铝滤料；

硫酸铝脱水烘干：最终得到低铁结晶硫酸铝滤料经过70～100℃烘干，得到Fe含量低于0.02％的工业级硫酸铝。

所述的机械活化是采用粉磨设备进行磨细，粉磨时间为0.5～6h，最好是1～3h。

所述的硫酸浸提铝工序中，粉煤灰硫酸混合溶液的浓度范围最佳是40％～70％，粉煤灰与硫酸溶液的固液比最好是1∶5～1∶10，加热加压反应最好是3～4h。

所述的固液分离工序中，反应降温后，在粉煤灰中最好按照粉煤灰与水的质量比为1∶12～1∶18加水。

所述的硫酸铝粗液浓缩工序中，硫酸铝粗液最好在100～120℃蒸发浓缩。

所述的硫酸铝重结晶工序中，硫酸铝浓缩液的加热温度最好是50℃～60℃，保温时间最好是4～5h，重结晶工序最好重复操作3～5次。

所述的二次固液分离工序中，可使用离心分离或真空带式过滤。

所述的硫酸铝脱水烘干工序中，最终得到低铁硫酸铝滤料的最佳烘干温度为80℃～90℃。