[发明专利]粉煤灰生产工业活性氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到粉煤灰的资源化和综合利用的方法，具体地讲是涉及一种粉煤灰生产工业活性氧化铝的方法，即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，硫酸铝直接煅烧得到氧化铁含量低于0.5%的工业活性Al₂O₃。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂煤燃烧后所剩余的固体残渣，我国2007年的粉煤灰排放量达到25亿吨，预计到2020年全国粉煤灰排放量将达到50亿吨以上。粉煤灰的综合利用水平和利用率的提高，关系到我国能源行业的健康发展和社会环境的可持续发展问题。从化学组成上看，粉煤灰是一种富含硅铝酸盐的中级品位的铝矿，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。

工业级氧化铝具有非常广泛的用途，主要用于炼油、化肥、石化、天然气、制氧和化工等行业，主要用作气体和液体吸附剂、吸氟剂、吸氯剂、干燥剂和催化剂载体等。从粉煤灰中提取氧化铝，目前主要有两种方法，即碱烧结法和酸浸法。采用碱烧结法生产氧化铝的发明专利有：中国发明专利申请号 200710150915.0公开了一种从粉煤灰中提取高纯超细氧化铝的方法，200710017304.9公开了一种从高铝粉煤灰提取氧化铝及其废渣生产水泥的方法，200410090949.1公开了一种利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法等，但是，碱烧结法的能耗大，产生大量的二次堆积，每处理1吨粉煤灰，就会产生10吨的残渣，因此，限制了其推广应用。

从粉煤灰中用酸浸法提取氧化铝的生产工艺相对简单，具有比较好的灵活性，其最大的优点是可以将粉煤灰中的氧化铝和氧化硅分离开来，而且处理粉煤灰的过程中大幅度地降低了废水、废气和废渣的排放量，产生的残渣富含高硅钙，因此可以直接作为高性能混凝土等的活性矿物掺合料。常见的酸浸法分盐酸酸浸法和硫酸酸浸法，由于盐酸酸浸法的生产过程中需要生产氯化氢气体，采用水吸收制成盐酸溶液的浓度不超过36%，需要大量消耗额外的水份，一旦吸收不彻底就会导致氯化氢气体泄漏，而且盐酸对金属设备具有较大的锈蚀作用，因而影响了其推广应用。相对而言，硫酸酸浸法属于一种比较理想的方法，例如：中国发明专利申请号200510048274.9公开了一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，200610048295.5公开了一种由粉煤灰制取氧化铝的方法，200710012997.2公开了一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法等，不过，这些专利方法大多是用于生产冶金级氧化铝，而且，由于获得的中间体硫酸铝没有经过提纯除杂，而是在后续的工艺处理过程中采用能耗高、技术落后的拜耳法来提纯，即：硫酸铝晶体经过一次煅烧获得杂质含量比较高的中间体γ－Al₂O₃、然后经过碱溶、种分、过滤、洗涤、二次煅烧得到杂质含量比较低的Al₂O₃，存在工艺复杂、流程环节多、能耗和资源消耗大、生产成本高等缺点，难以得到推广应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种粉煤灰生产工业活性氧化铝及其综合利用的工艺方法。本发明简化了提纯工艺，具有工艺简单、流程短、生产过程易于控制、氧化铝提取率高、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。

粉煤灰生产工业活性氧化铝的方法，其特征在于包括以下几个步骤：

（1）机械活化：将粉煤灰经过机械活化；

（2）浮选除碳：将经过机械活化的粉煤灰加水，充分搅拌，除去未燃净的碳黑；

（3）磁选除铁：经过磁选除去氧化铁；

（4）硫酸浸提铝：将经过浮选碳、磁选铁之后的粉煤灰残液加入浓硫酸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℃，压力为0.1～0.5MPa；

（5）固液分离：反应降温后，反应液加水，加热煮沸后，抽滤，得到硫酸铝粗液；

（6）硫酸铝粗液浓缩：硫酸铝粗液蒸发浓缩，冷却得到硫酸铝浓缩液；

（7）硫酸铝重结晶：将硫酸铝浓缩液加热然后将溶液冷却重结晶，分离沉淀与清液，得到精制结晶硫酸铝浆液； 

（8）二次固液分离：将所得精制结晶硫酸铝浆液进行固液分离，得到低铁结晶硫酸铝滤料；

（9）硫酸铝脱水烘干：最终得到低铁结晶硫酸铝滤料烘干，得到Fe含量低于0.02%的高纯工业级硫酸铝；