[发明专利]粉煤灰生产冶金级氧化铝的方法

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工艺方法，具体为一种粉煤灰生产冶金级氧化铝的方法，是采用一定浓度硫酸加热加压浸出硫酸铝，经浓缩后用一定浓度范围的有机醇溶液除去硫酸铝中的铁，制备出Fe含量低于20ppm的高纯工业一级硫酸铝，硫酸铝直接煅烧得到氧化铁含量低于0.02％的冶金级α-Al₂O₃。

背景技术

粉煤灰是燃煤锅炉中煤燃烧后所剩余的固体残渣，主要来自于燃煤电厂的副产物，每燃烧1吨煤，将会产生230kg的粉煤灰。据不完全统计，2007年全国粉煤灰堆积量达到25亿吨，预计到2020年全国粉煤灰堆积量将会达到50～60亿吨。粉煤灰的大量堆积，不仅占用大量的土地资源，还对空气、水、土壤造成严重的污染。传统处理粉煤灰的方式是采用填埋的方式，但无法从根本上解决粉煤灰对环境所造成的污染。近年来，粉煤灰已经在建筑、建材方面得到了应用，但由于采用的技术相对落后，因而这种处理方式属于粗放式的利用。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。

冶金级氧化铝具有非常广泛的用途，主要适合于溶解盐电解法生产金属铝，也适用于生产刚玉、陶瓷、耐火材料及其它氧化铝化学制品。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。现在，已经有报导采用碱烧结法来生产氧化铝，例如：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，但由于能耗大，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，只能用于生产水泥，因此，限制了其推广应用。酸浸法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，例如：采用盐酸酸浸法的有中国发明专利申请号201010161876.6公开了一种由粉煤灰提取氧化铝的方法，201010161879.X公开了一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法等，不过，由于用废液吸收氯化铝晶体煅烧分解出的氯化氢气体时，形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。采用硫酸酸浸法的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。

在前述的发明专利申请中，冶金级氧化铝都要经过中间体γ-Al₂O₃的提纯工艺都是采用拜耳法来处理，即：硫酸铝晶体经过一次煅烧获得中间体γ-Al₂O₃、然后经过碱溶、种分、过滤、洗涤、二次煅烧得到冶金级α-Al₂O₃的复杂提纯工艺，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冶金级氧化铝的方法，取消了中间体γ-Al₂O₃的复杂的拜耳法提纯工艺，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，便于推广应用。

粉煤灰生产冶金级氧化铝的方法，其特征在于包括以下几个步骤：

(1)将粉煤灰进行机械活化；

(2)浮选除碳：将经过机械活化的粉煤灰，加水经过浮选除去未燃净的黑；

(3)磁选除铁：经过磁选除去氧化铁；

(4)硫酸浸提铝：在粉煤灰残液中加入浓硫酸，在耐酸反应设备中加热加压反应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，加水，加热煮沸，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)有机醇醇化洗酸：在硫酸铝浓缩液中，加入有机醇，搅拌，过滤得到硫酸铝滤饼；