[发明专利]高铝粉煤灰生产氧化铝、联产水泥及联产4A沸石分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰资源化利用技术，尤其涉及一种高铝粉煤灰生产氧化铝、联产水泥及联产4A沸石分子筛的方法。

背景技术

随着我国铝土矿资源日益短缺，从包括高铝粉煤灰在内的其它含铝资源中提取氧化铝越来越引起人们的关注。而且我国存在大量的高铝粉煤灰资源，例如由于特殊的地质背景，鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中富含一水软铝石和高岭石等矿物，燃烧后所产生的粉煤灰中氧化铝含量高达50％左右，与中等品位铝土矿中氧化铝含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。据统计，内蒙古中西部地区高铝粉煤灰的潜在储量高达150亿吨。综合开发利用这些高铝粉煤灰资源中的铝硅元素，不仅可以保障我国铝工业的战略安全，还有利于当地的环境保护和发展具有重要战略意义的循环经济产业。

国内外关于粉煤灰高技术精细化利用的研究始于20世纪50年代，取得了众多成果。波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克教授采用石灰石煅烧法，从高铝粉煤灰(Al₂O₃＞30％)中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥。该工艺缺点是：原料消耗高，每生产1吨氧化铝需5吨石灰石，造成能耗过高；且产生8吨渣，成渣量过大；粉煤灰中硅元素都生成了水泥，没能实现高附加值利用。又如公开号为CN101486470A的中国专利“利用粉煤灰调节硅铝比-碱熔-痕量水热法制备沸石分子筛的方法”，是在粉煤灰中加入固体氢氧化钠，并用硅酸钠和氧化铝调节混合物的铝硅比，然后在850℃熔融2小时，将该熔融物在200℃的反应釜内与少量的水发生反应，12小时即可生成沸石分子筛。该方法中，粉煤灰所含的铝硅元素都得到了高技术利用，但缺点是：反应温度过高，时间长，能耗高，且加入了工业级的氧化铝和硅酸钠，造成生产成本过高，且制备的沸石分子筛品质较差，从而难以大规模推广和应用。又如公开号为CN101033070A的中国专利“高岭土低温碱熔法合成4A沸石”，是将高岭土和氢氧化钠按一定的配比混匀，混匀后加热1～3h，在活化后的产物中加入一定量的活性三氧化二铝、活性二氧化硅和水，并在80～95℃下水热晶化0.5～4h，并将晶化产物经过滤、干燥得4A沸石产品。该方法工艺相对简单，合成温度低，但缺点是：以高岭土和昂贵的活性三氧化二铝、活性二氧化硅为原料，生产成本高。

综上，现有的高铝粉煤灰利用技术还不成熟完善，均不同程度的存在着物料消耗大、废渣产量高、附加值低、成本高和难以工业化生产等问题。

发明内容

本发明提供一种高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，用以解决现有技术中的缺陷，实现物料流量和成渣量少，能耗物耗及生产成本相对较低，氧化铝提取率高，可广泛应用于化工领域。

高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，包括如下步骤：

1)、预脱硅，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液组成的混合溶液加热后，导入耐压容器中进行脱硅反应，然后进行液固分离得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼，所述粉煤灰滤饼中的铝硅比比脱硅反应前高铝粉煤灰高；所述高铝粉煤灰中氧化铝质量含量高于40％；

2)、生料浆制备，向所述粉煤灰滤饼中加入钙盐和碳酸钠溶液得到混合浆液，将所述混合浆液磨细并调配成生料浆；所述石灰石和碳酸钠混合前需经磨细处理，所述钙盐为石灰石或生石灰；

3)、熟料焙烧，将所述生料浆焙烧成熟料，所述熟料为粗颗粒熟料；

4)、熟料溶出，将所述熟料与一段调整液混合进行一段溶出获得铝酸钠粗液和一段溶出粗渣；

5)、一、二段深度脱硅，向所述铝酸钠粗液中加入钠硅渣晶种进行一段深度脱硅得到一段脱硅精化液，然后将部分所述一段脱硅精化液进行二段深度脱硅得到二段脱硅精化液，同时还得到二段深度脱硅残渣；所述深度脱硅是指将铝酸钠粗液中的杂质硅除去，提高铝酸钠粗液纯度的过程，采用两段脱硅法，一段为加入钠硅渣做种子并进行高温高压压煮；二段为添加一定比例的石灰乳进一步在较低温度下脱除铝酸钠残存的二氧化硅。当其中的硅含量降低到一定值的时候就可进行碳分和种分生产氢氧化铝；

6)、碳分、种分及氢氧化铝焙烧，将二段脱硅精化液进行碳分，用碳分得到的氢氧化铝作晶种，将其加入步骤5)中未进行二段深度脱硅的一段深度脱硅精化液中进行种分，得到氢氧化铝，将所述氢氧化铝经过焙烧得到氧化铝，所述氧化铝为冶金级。所述碳分是指向深度脱硅之后的铝酸钠粗液中通入二氧化碳使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物的过程。种分是铝酸钠溶液自发结晶析出部分氢氧化铝的过程，一般首先向铝酸钠粗液中加入一定量的氢氧化铝作为晶种，然后将铝酸钠溶液的温度降到50～55℃，使铝酸钠粗液变成过饱和溶液而以已加入的氢氧化铝晶种为晶核析出氢氧化铝。