[发明专利]利用粉煤灰生产氧化铝的方法

说明书

技术领域：

本发明属于发电、冶金、化工综合生产过程中所排放的固体废弃物的综合利用技术领域，特别涉及一种利用粉煤灰生产氧化铝的方法。

背景技术：

近些年来，我国的煤电工业的迅速发展，带来了固体废物粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2009年，中国粉煤灰产量达到3.75亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多。由于粉煤灰以多种形式污染环境，因此其大量排放给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大压力。权威部门统计表明，目前粉煤灰的实际利用率尚不足30％，由于我国电力供应以煤电为主，该局面短期内无法改变。

为了减少粉煤灰的堆放，目前被主要用于回填、筑路、建筑等方面，尽管用灰量较大，但其消化量仍然远远赶不上排放量的不断增长，且这种利用方式的经济效益也不明显。因此，开辟粉煤灰更好的利用途径，提高其利用价值，始终成为人们关注的焦点。由于粉煤灰中氧化铝的含量仅次于二氧化硅，部分地区的粉煤灰中氧化铝含量达到35％以上甚至更高。因此，这些高铝粉煤灰中的氧化铝如能被提取出来加以利用，对实现粉煤灰堆排放的减量化、无害化和资源化意义重大。

目前，利用粉煤灰生产氧化铝的方法主要包括石灰石烧结法、硫酸铵烧结法、碱石灰烧结法、酸浸法、氟化铵助溶法、微波助溶法、联合法、拜耳法及所谓的非高温法等，并不断有新的专利产生。上述现有各类方法中，除了拜耳法之外，均存在严重缺陷：要么能耗过高，难以获取效益(碱石灰烧结法、石灰烧结法和微波助溶法等工艺)；要么氧化铝浸取率过低，同样难以获取效益(非高温法)；要么排渣量过大，导致过多固体废弃物的排放，严重污染环境，从根本上，仍然难以获取效益；要么工艺流程长而复杂、设备繁多、很多作业过程互相牵制，同时存在高能耗高成本等问题(联合法等)；要么所用助剂对设备腐蚀性太强、且助剂酸回收困难和其对环境易造成污染等一系列致命缺点，严重影响了其产业化的推广(酸浸法、氟化铵助溶法、硫酸铵烧结法等)。

与已有的其他方法相比，拜尔法虽然流程相对简单、投资和能耗相对最低，目前有90％以上的氧化铝是用拜耳法生产的，但该方法的严重缺点是只适用于高铝硅比的三水铝石型铝土矿的处理。而粉煤灰中的氧化铝存在形式既非三水铝石型矿物，铝硅比(A/S)又低，因此该方法根本无法应用于对粉煤灰中氧化铝的提取。

综上所述，目前需要解决的关键问题是如何降低能耗及生产成本、减少废弃物的排放问题。本发明目的就是寻求到一种既能适用于粉煤灰又能够降低能耗及生产成本、减小废弃物的排放的提取氧化铝的方法。

发明内容：

本发明目和以往成果相比，其特点在于通过选择合适的煅烧温度和煅烧时间，使得粉煤灰与NaOH混合物在烧结规程中不再产生铝硅酸钠(Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂)，从而实现了只将粉煤灰中的铝活化为可溶于水和碱溶液的铝酸钠，而其中的硅质成分仍然为不溶于水和碱溶液的物质，从而避免了早先专利中在烧结阶段将粉煤灰中铝和硅同时被活化的缺点，因而在煅烧之后的浸取阶段就可以直接实现硅和铝的有效分离。这样，既解决了以前的纯烧碱结法中烧结温度高、Al₂O₃提取率低、硅和铝无法直接分离，以及氧化铝品质差等关键问题，又克服了拜耳法对铝硅比(A/S)和矿石矿物类型的苛刻要求，同时还实现了烧结温度低、烧结时间短、能有效控制铝和硅的活化比。最终使得利用粉煤灰提取氢氧化铝过程中，能耗和生产成本得到了有效降低，从而为本发明的技术推广和实现产业化坚定了坚实的经济技术基础。预计本方法的推广使得粉煤灰提取氧化铝实现产业化取得实质性突破。

本发明提供的一种利用粉煤灰生产氢氧化铝的方法，目的在于克服已有的粉煤灰提取氧化铝生产技术方法中，存在工艺过程繁杂、设备要求高、生产成本高等缺点。本发明的基本技术途径是：将粉煤灰与烧碱(NaOH)按一定比例混合研磨后，再经过焙烧、循环浸取、沉淀过滤、助剂回收、洗涤与煅烧等步骤，提取到高纯氧化铝。

本方法包括下列步骤：

(1)混合研磨：按照质量百分比，将粉煤灰与NaOH固体按照质量百分比按1∶0.5-1∶3.0的比例混合并研磨成100目-250目的混合物料；

(2)焙烧活化：将步骤(1)获得的混合物料在520℃-1000℃温度条件下焙烧5分钟60分钟，得到焙烧熟料；