[发明专利]粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法

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工艺方法，具体地讲是涉及一种粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，是采用一定浓度硫酸加热加压浸出硫酸铝，经固液分离之后通入阳离子交换树脂吸附除铁，可制备出Fe含量低于0.2ppm的超高纯度硫酸铝。

背景技术

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。铝盐是重要的化工原料，用途非常广泛，其中，硫酸铝和氯化铝主要用于饮用水、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，氯化铝还可以用于精密铸造等行业。

采用酸浸法提取粉煤灰中的铝，常用方法有2种：盐酸酸浸法提取氯化铝和硫酸酸浸法提取硫酸铝，要获得高纯度的铝盐，关键在于铝盐溶液的提纯除铁方法的效率，例如：采用盐酸酸浸法的中国发明专利申请号201010161808.X公开了一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，其包括步骤：粉煤灰粉碎、湿法磁选除铁、盐酸酸浸反应、减压浓缩、50℃～60℃加热重结晶2～5次、固液分离、干燥得到低铁结晶氯化铝产品，所得结晶氯化铝产品中Fe含量低于0.025％。201010161822.X公开了另外一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，本发明提供一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，其方法步骤与201010161808.X的差异在于，氯化铝粗液的提纯不是采用重结晶，而是采用将酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱吸附除铁的方法，所得结晶氯化铝产品的Fe含量低于2×10^-5％。在前述的盐酸酸浸提取的专利申请中，由于盐酸溶液的浓度不可能很高，一般只有20％～30％，因而需要大量消耗额外的水份，而且盐酸容易挥发、导致氯化氢气体泄漏，此外，盐酸对金属设备具有较大的锈蚀作用，从而限制了这种技术的推广应用。

中国发明专利申请号94100813.4采用硫酸酸浸法提取硫酸铝，公开了一种以粉煤灰为原料生产硫酸铝的方法，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。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，该发明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，难以制备出超高纯度硫酸铝产品，推广应用受限。

发明内容

本发明目的在于提供一种粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，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。

粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，其特征在于包括以下几个步骤：

(1)机械活化：将粉煤灰进行机械活化；

(2)浮选除碳：粉煤灰加水，搅拌，浮选除去未燃净的黑；

(3)磁选除铁：经过磁选除去氧化铁、并得到磁铁矿粉；

(4)硫酸浸提铝：粉煤灰残液加浓硫酸在耐酸反应设备中行加热加压反应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，在反应液内加水，加热煮沸，抽滤，得到pH值为1～3的硫酸铝粗液；

(6)树脂吸附除铁：将所得硫酸铝粗液通入阳离子交换树脂柱除铁，制得低铁硫酸铝溶液；

(7)低铁硫酸铝溶液浓缩：低铁硫酸铝溶液蒸发浓缩至原体积的1/10～1/20，冷却后，得到硫酸铝浓缩液；

(8)有机醇醇化洗酸：在硫酸铝浓缩液中，按照有机醇与硫酸铝浓缩液的体积比为1∶1～4∶1加入有机醇，充分搅拌、过滤后得到低铁硫酸铝滤饼；

(9)硫酸铝脱水烘干：低铁硫酸铝滤饼经烘干，得到Fe含量低于0.2ppm的超高纯度硫酸铝。

前述粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，其特征在于步骤(1)的机械活化是采用粉磨设备进行磨细，粉磨时间为0.5～6h；

步骤(2)中按照粉煤灰与水的质量比为1∶1～1∶3加水；

步骤(4)中，硫酸在粉煤灰混合溶液的质量浓度是30％～95％，粉煤灰与硫酸溶液的固液比是1∶1～1∶15质量比，加热加压反应时间是1～6h；