[发明专利]一种利用粉煤灰生产氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用粉煤灰生产氧化铝的方法，属于粉煤灰综合利用领域。

背景技术

粉煤灰中SiO₂和Al₂O₃的含量超过80%以上，其中Al₂O₃的质量分数一般为22-40%，尤其少部分高铝粉煤灰中的Al₂O₃的含量可以达到50%左右，与此同时，由于我国铝土矿的资源相对不足，我国氧化铝工业受到铝土矿资源的严重制约，因此，综合利用粉煤灰生产氧化铝方法的研究越来越备受关注。

利用粉煤灰生产氧化铝的方法中，现今人们对碱法的研究比较深入，具有代表性的方法是碱石灰烧结法和石灰石烧结法。

在传统的铝土矿碱石灰烧结法和最新开发的高铝粉煤灰预脱硅碱石灰烧结法生产氧化铝过程中，通常利用湿法喷生料浆入窑内进行烧结，由于入窑的生料浆中含有38-40%的水分，它的汽化和升温所消耗的热量占熟料烧结热耗的约40%，且窑尾尾气的热量难于回收，因而造成能耗很高；此外，用于碱石灰烧结法生料浆配料的碱液也易于汽化和蒸发，因而利用碱石灰烧结法生产氧化铝的总能耗会很高。

石灰石烧结法不存在传统碱石灰烧结法碱液易于汽化、蒸发的技术问题，可以实现干法喂料烧结生产氧化铝。但是由于熟料配钙摩尔比高，通常能达到（CaO+Na₂O）/Al₂O₃=1.7，熟料溶出率低，仅为60-70%，因而石灰石烧结法生产氧化铝的总体节能效果差。

综上所述，现有的碱法生产氧化铝存在熟料配钙摩尔比高、溶出率低，造成能耗过高，且氧化铝提取后成渣量大的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术在从粉煤灰中提取氧化铝方法中的缺陷，提出一种熟料配钙摩尔比低、氧化铝溶出率高，具有低能耗、低物耗，废渣排放量少的粉煤灰生产氧化铝的方法。

本发明提供一种利用粉煤灰生产氧化铝的方法，包括以下步骤：

1）将干燥后含水18%（质量）以下的脱硅粉煤灰与石灰石磨制混合，采用半干法烧制成熟料；

2）将上述熟料进行碱溶出，溶出后进行过滤、分离，得到溶出液；

3）将溶出液进行脱硅处理后，进行碳酸化分解，得到氢氧化铝；

4）氢氧化铝经焙烧后得到氧化铝。

进一步地，在步骤1）中，将脱硅粉煤灰与石灰石磨制混合成为粒度为200目以下的混合物料。

进一步地，在步骤1）所用脱硅粉煤灰中，Al₂O₃与SiO₂的质量百分含量分别为35-55%和20-40%。

进一步地，在步骤1）的混合物料中，石灰石的添加量满足混合物料中，CaO与SiO₂、TiO₂和Fe₂O₃的摩尔比为：CaO/SiO₂=1.8-2、CaO/TiO₂=0.9-1.1、CaO/Fe₂O₃=1.8-2.2。

进一步地，步骤1）的石灰石中除去与脱硅粉煤灰中SiO₂、TiO₂和Fe₂O₃消耗的CaO，剩余的CaO与脱硅粉煤灰中Na₂O的和与脱硅粉煤灰中Al₂O₃的摩尔比为（CaO+Na₂O）/Al₂O₃=1.2-1.6。

进一步地，步骤1）中所述半干法烧制的温度为1200-1450℃，烧制时间为0.5-4h。

进一步地，步骤2）中熟料进行碱溶出的温度为70-90℃，溶出时间为0.5-3h。

进一步地，在步骤2）中溶出时碱液和熟料的液固比为3-5L/kg，所用碱液为碳酸钠溶液，其中，碳酸钠溶液的浓度按Na₂O计为90-120g/L。

进一步地，步骤3）中溶出液进行脱硅处理为依次进行的脱硅温度为90-100℃，时间为4-8h的脱硅处理和脱硅温度为140-170℃，时间为0.5-2h的脱硅处理。

进一步地，步骤3）中的碳酸化分解后的母液经蒸发后返回步骤2）中，用于熟料碱溶出。