[发明专利]一种由粉煤灰生产氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由粉煤灰生产氧化铝的方法，可以广泛应用于粉煤灰的资源化利用领域。

背景技术

粉煤灰的主要成分为三氧化二铝和二氧化硅，两者的含量占其重量的85％以上，因此是较大的硅和铝的来源。2010年我国全年粉煤灰产生量约5亿吨，按30％含量计算，该年我国所产生的粉煤灰中氧化铝含量约为1.5亿吨。而2010年我国氧化铝的总产量才2994万吨，全世界(包括我国)总产量才8628万吨。此外，某些来源的粉煤灰含有较高浓度的氧化铁以及镓、锗等稀散、稀缺金属元素，我国西南地区的坑口电厂以及浙江的某些石煤电厂产生的粉煤灰中还含有较高浓度的铀或钍。我国很多地区将粉煤灰用于建材，但每年仍有超过1.5亿吨新灰存留，放射性超标的粉煤灰目前还没有消耗的途径。存留的粉煤灰有严重的环境污染风险。

总的说来，一方面，由于产生量大，粉煤灰成为我国大宗工业废物的最大单一来源；另一方面，粉煤灰资源丰富，目前处置粉煤灰的方式是一种严重的资源浪费，因为根据粉煤灰的组成不同，可以用来制取白炭黑、氧化铝、铁矿粉、镓、锗等产品，形成新的循环经济产业链，其中最重要的产品是氧化铝。但粉煤灰中的氧化铝以莫来石等矿相存在，难以回收。

目前公开的粉煤灰资源化利用技术，基本上可以总结为以下几类：(1)碱/石灰烧结法：即用碳酸钠、氧化钙(或者碳酸钙)、氢氧化钠等碱性物质为添加剂，和粉煤灰一起焙烧，然后用水或者氢氧化钠溶液将氧化铝浸出，例如中国专利CN101891224A(公开日期2010-11-24)、中国专利CN101993084A(公开日期2011-03-30)、中国专利CN101966999A(公开日期2011-02-09)、中国专利CN101284668(公开日期2008-10-15)、中国专利CN101759210A(公开日期2010-06-30)、中国专利CN101302021(公开日期2008-11-12)等。虽然其中个别专利采用了先用氢氧化钠溶解非晶态二氧化硅，以达到部分脱硅并增加硅酸盐联产一项，但技术的原理在本质上基本相同。碱/石灰烧结法存在如下缺点：a、如果使用碳酸钠、氧化钙、碳酸钠/氧化钙两者联用，进行烧结，烧结温度较高，为达到较高的氧化铝溶出率，烧结温度一般需要在1100℃以上，能耗高；b、如果用氢氧化钠、氢氧化钠/氧化钙联用，进行烧结，烧结温度较低，但对烧结容器要求苛刻。而且不论采用何种碱/石灰烧结法，都存在硅量指数较低，溶出的氧化铝需要进一步脱硅，从导致氧化铝总产率降低，成本升高。(2)酸浸法：将粉煤灰用机械法等作一定的处理，用硫酸或者盐酸在高温高压等条件下直接浸出三氧化二铝，例如中国专利CN102101689A(公开日期2011-06-22)、中国专利CN102101686A(公开日期2011-06-22)、中国专利CN102020299A(公开日期2011-04-20)、中国专利CN102020300A(公开日期2011-04-20)、中国专利CN102020303A(公开日期2011-04-20)、中国专利CN101870489A(公开日期2010-10-27)、中国专利CN101863497A(公开日期2010-10-20)、中国专利CN101838002A(公开日期2010-09-22)、中国专利CN101811711A(公开日期2010-08-25)等。由于在粉煤灰中氧化铝以莫来石矿相存在，且根据实验研究，机械研磨等处理不能使莫来石发生相变，因此，不论用硫酸还是盐酸，对氧化铝的浸出率都较低。此外，上述提到的专利多使用高温高压，在此类条件下操作浓酸会有很大的危险性，对容器的要求也很高。

综上所述，现在已经公开的、资源化利用粉煤灰的专利技术，都存在某些缺点，如能耗高、操作条件苛刻，流程复杂，综合成本高等问题，而且都存在尾渣的处理和二次污染等问题，此外，皆不适用于含铀、钍的放射性粉煤灰。

发明内容

本发明的目的是提供一种由粉煤灰生产氧化铝的方法。

本发明提供的一种由粉煤灰生产氧化铝的方法，包括如下步骤：

(1)将粉煤灰与焙烧添加剂混合后进行焙烧得到焙烧熟料，所述焙烧添加剂包含氯化钙；

(2)向所述焙烧熟料中加水后过滤得到滤饼a和滤液b；

(3)所述滤饼a用硫酸浸出后经过滤得到滤饼c和滤液d，所述滤液d依次经浓缩和焙烧后即得所述氧化铝。

上述的方法中，所述焙烧添加剂可为氯化钙。

上述的方法中，所述粉煤灰可为非放射性粉煤灰原灰或放射性粉煤灰原灰。