[发明专利]高铝煤热电及氧化铝的联产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种从化石燃料中获取氧化铝的方法，尤其是高铝煤在循环流化床热电锅炉中燃烧生产热和电的同时生产氧化铝的方法。

背景技术：

煤是世界上一次能源中储量最大的资源。中国是是世界五大聚煤集中地带之一，有着丰富的煤炭资源。至1987年累计探明储量已达7400亿吨，位居世界第三。特别是近十年来我国加大了对自然资源的勘察力度，全国范围内各大煤田不断有新的煤田资源发现，进一步增加了煤炭资源的储量。中国不仅煤炭资源丰富，同时也是利用煤炭进行火力发电的大国，目前的发电量仍以火力发电为主。据资料统计，2008年第一季度火电的发电量占到了全部发电量的88.55％。

煤中除了含有可燃成分之外，还含多种无机物。这些无机物在煤燃烧之后形成粉煤灰，煤的灰份含量平均为30％左右。粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，构成了对生态和环境的双重破坏。研究表明，粉煤灰中主要含有的晶体矿物有石英、莫来石、赤铁矿、磁铁矿、长石等，此外还含有大量的非晶态物质。从化学组成来看，主要为氧化硅、氧化铝，此外还含有少量的铁、钙、钠、镁等化学成分。当粉煤灰中氧化铝含量超过35％时这种粉煤灰被称为高铝粉煤灰，相应的煤可被称为高铝煤。我国高铝煤主要分布在华北聚煤区中。其中华北北部出产的煤中的氧化铝含量较高，煤燃烧后灰分中氧化铝含量多数都大于40％，有的甚至更高，如内蒙古准格尔煤田煤灰分中氧化铝含量高达65％；中原地区的煤中的氧化铝含量也较高，大部分都超过了30％。

目前人们已经探索了多种对高铝煤进行综合利用的途径，多是以经燃烧后的粉煤灰为研究对象。目前，从粉煤灰中提取氧化铝、氧化硅的方法大致可分为酸法和碱法两大类。

酸法是将粉煤灰直接与酸溶液反应，得到铝盐溶液，然后将铝盐煅烧分解制备氧化铝，用此方法直接制备的氧化铝中含有较多的铁杂质，通常需要进一步碱溶除铁。但是这种先酸溶后碱溶的方法使生产工艺复杂化，也增加了生产成本。近来，CN201010161879公开了“一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法”采用磁选和树脂吸附相结合的方法除铁，与以往碱法除铁的工艺相比，此方法操作步骤简单、除铁效果好。但这种酸法工艺的不足是酸的腐蚀性较强，对设备的要求较高。其它采用酸法的专利有：CN1923695A、CN1920067A、CN101045543A、CN101397146A、CN1792802A、CN1927716A。

碱法包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法、碱烧法等等。在这些方法中，石灰石烧结法是目前唯一付诸于工业试验的一种方法，其它方法由于工艺条件的限制、氧化铝提取率低、生产成本高等原因，目前仍然停留在实验室试验阶段。CN1548374A、CN1644506A公开了内蒙古蒙西高新技术集团采用的就是石灰石烧结法提取氧化铝，其主要工艺过程是：将高铝粉煤灰与石灰石煅烧，然后用碱溶法提取氧化铝；在粗液氧化铝充分碳分的基础上结合低温拜耳法溶出工艺，最终得到氧化铝，产生的硅钙渣可以作为生产水泥的添料。该项目由于产渣量大、煅烧温度高、碱的回收率低等一些工艺技术上的难题一直难以得到有效解决，项目开工后不久就一直处于停滞状态。其它采用碱法的专利有：CN101070173A、CN101306826A、CN101049935A、CN10284668A、CN101302021A、CN101125656A、CN101041449A、CN1030217A、CN101028936A、CN101085679A、CN1539735A。

上述采用石灰石烧结法在提取粉煤灰中氧化铝、氧化硅等有用成分的过程中，需要将粉煤灰高温煅烧，将其中有用成分活化，然后进行提取。煤或其他化石燃料在1300℃-1700℃高温燃烧过程中，煤或煤灰中的氧化铝、氧化硅等成分以活性较高的物相存在，一旦灰渣降温冷却，其中的活性成分转化为稳定性较高、反应活性较低的物相，即使进行二次煅烧，也难以将其充分活化，限制了有用成分的提取。