[发明专利]一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于资源循环技术领域，具体涉及一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉燃烧后得到的固体副产品。随着社会的发展和科技的进步，粉煤灰在我国许多地区早已是炙手可热的资源，供不应求，而随着我国火电厂的超常规快速发展，能源富集区排出的粉煤灰利用形势依然严峻。尤其是我国北方地区每年高铝粉煤灰产出上千万吨，这种全世界罕见的资源，成了煤炭、电力、有色、建材等相关行业关注的热点，粉煤灰中提取氧化铝也成为官产学研大力推动的项目。然而，近十年过去了，没有建成一条生产线，即将建成的示范生产线，其技术经济指标也不被看好。

国际上粉煤灰提取氧化铝相关的基础科学问题在上个世纪八十年代已基本上完成了，形成了酸法、碱法、热法等众多方法，其中，波兰科学家发明的石灰煅烧自粉化法是中国学者最为熟悉的方法。

从当今人类面临的诸多科技问题来看，粉煤灰中提取氧化铝并非主流科技问题，原因是全世界并不缺乏廉价的优质铝土矿，也尚未出现可以取代日臻完善的拜尔法的新技术，也就是人类并不缺乏氧化铝，因为金属铝是地球中含量丰富的元素之一。然而，中国粉煤灰提取氧化铝技术的研究却如火如荼，从近年来申报的有关发明专利数量激增的事实就可见一斑，其中最主要的原因是我国铝土矿资源并不乐观，我国需要氧化铝长远的战略资源。

流化床粉煤灰，由于煤燃烧温度较低，粉煤灰(渣)活性高，提取氧化铝工艺相对煤粉炉粉煤灰具有一定优势，但是，现有的酸法提取流化床粉煤灰中氧化铝的技术由于存在设备腐蚀和环境污染的风险，很难大规模工业化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法。该方法充分利用流化床高铝粉煤灰活性高的特点，采用预脱硅的方法，使得后续工序氧化铝浸出物流量大幅减少，便于工业化；通过添加氧化钙和氢氧化钠碱性物质，采用高压水化学方法分离预脱硅后粉煤灰中的氧化硅和氧化铝，不仅节能，而且环保。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将流化床粉煤灰与质量浓度为10％～30％的氢氧化钠水溶液混合，然后将混合物置于球磨机中进行湿法球磨，得到粒度不大于100目的料浆；所述料浆中流化床粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1-3∶1；

步骤二、将步骤一中所述料浆在温度为90℃～95℃的常压条件下进行预脱硅反应，反应结束后将反应产物过滤得到滤饼；

步骤三、向步骤二中所述滤饼中加入氧化钙、氢氧化钠和水，然后采用高压水化学法在温度为300℃～320℃，压力为8MPa～12MPa的条件下进行水热反应，冷却后对反应产物进行真空过滤，得到滤渣和滤液；所述氧化钙的用量为：使水热反应体系中CaO与SiO₂的摩尔比为2∶1；所述氢氧化钠的用量为：使水热反应体系中Na₂O与Al₂O₃的摩尔比为5-7∶1；所述水的用量为：使水热反应体系中Na₂O的浓度达到120g/L～150g/L；

步骤四、在步骤三中所述滤液中加入水合铝硅酸钠进行第一段脱硅反应，然后向第一段脱硅反应后的产物中加入水合铝酸钙，在温度为100℃～120℃的条件下进行第二段脱硅反应；所述水合铝硅酸钠的加入量为使第一段脱硅反应的反应体系中水合铝硅酸钠的浓度为50g/L～70g/L；所述第一段脱硅反应的时间为4h～8h；所述水合铝酸钙的加入量为使第二段脱硅反应的反应体系中水合铝酸钙的浓度为40g/L-60g/L；所述第二段脱硅反应的时间为3h-5h；

步骤五、将步骤四中第二段脱硅反应后的反应液蒸发结晶，得到水合铝酸钠结晶；

步骤六、将步骤五中所述水合铝酸钠结晶溶解，然后在温度为40℃-50℃的条件下向溶解后的溶液中通入二氧化碳进行种分，种分终点pH值为8.5，过滤种分后的溶液，得到碳酸钠溶液和氢氧化铝固体；

步骤七、洗涤步骤六中所述氢氧化铝固体，然后将洗涤后的氢氧化铝固体煅烧，得到氧化铝。

上述的一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法，步骤二中所述预脱硅反应的时间为1h～2h。

上述的一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法，步骤三中所述水热反应的时间为0.5h～3h。

上述的一种从流化床粉煤灰中提取氧化铝的方法，对步骤三中所述滤渣进行洗涤，然后对洗涤后的滤渣进行焙烧，得到具有火山灰活性的硅钙粉。