[发明专利]一种粉煤灰硫酸铵混合焙烧生产氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用工业固体废弃物生产氧化铝的方法，尤其涉及一种粉煤灰硫酸铵混合焙烧生产氧化铝的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。2008年我国粉煤灰年排放量高达3亿吨，我国粉煤灰的总堆存量有五、六十几亿吨。大量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。因此开展粉煤灰的综合利用具有重大现实意义和长远战略意义。同样，我国是一个铝土矿资源不富有的国家，按目前氧化铝产量的增长速度和铝土矿开采速度，即使考虑到远景储量，我国的铝土矿的年限也很难达到30年。所以，解决这种资源危机的方法有两种：一是合理利用现有铝土矿资源；二是积极找寻并利用其他含铝资源。而氧化铝是粉煤灰的主要成分之一，其质量分数一般为15%~40%，最高可达58%。所以，开展从粉煤灰中提取氧化铝的研究工作可以解决粉煤灰的污染，变废为宝。

目前，从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要有碱法、酸法和氨法。比较成熟的有石灰石烧结法和碱石灰烧结法，此两者通称为碱法。2004年12月内蒙古自治区科技厅召开了蒙西高新技术集团有限公司研究开发的“粉煤灰提取氧化铝联产水泥产业化技术”项目科技成果鉴定会，采用的就是石灰石烧结法，大唐国际有限公司则采用改进的碱石灰烧结法处理粉煤灰生产氧化铝。但碱法提取粉煤灰中氧化铝存在一些问题，主要是①烧结法产生的硅钙渣，只能用做水泥原料，每生产1吨的氧化铝要产生数倍于粉煤灰的硅钙渣，而水泥有其相应的销售半径，如果当地没有大型的水泥工业支持将会造成二次污染；②烧结法只提取了粉煤灰中的氧化铝，其二氧化硅的利用价值低。③烧结法处理粉煤灰设备投资大，能耗高，成本高。

由于粉煤灰的铝硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法处理粉煤灰原则上更合理。酸或酸性化合物与粉煤灰中的氧化铝反应生成的铝盐，铝盐溶解后进入溶液，硅不与酸或酸性化合物反应，完全留在固相渣中。酸法处理粉煤灰可以克服烧结法的不足，不会产生多于原料粉煤灰的固体废物，而且提取氧化铝后，二氧化硅会富集，渣中其含量能达到80~90%（按氧化铝提取率85%计），这样更有利于其利用。粉煤灰中氧化铝提取率是指焙烧后溶解在溶液中的氧化铝与粉煤灰中氧化铝的比值。酸法包括硫酸法和盐酸法，其中氟氨助溶酸浸法比较成熟，可以获得较高的氧化铝提取率，但由于要加入氟氨，在生产的过程中会产生氨气和氟化氢有毒气体，对周围环境和劳动安全带来不利影响，而且由于酸法设备腐蚀严重，造价高昂等问题的影响，一直未产业化。

氨法为硫酸铵粉煤灰混合焙烧法，具有以下优点①提取氧化铝后的高硅渣经过处理可以作为高硅填料，也可以用来制备白炭黑等硅系列产品，由于不含碱可以直接用于生产水泥；提取氧化铝过程中产生的高铁渣可以作为炼铁原料，粉煤灰中的铝、硅、铁均得到了有效利用；②反应体系为弱酸体系，设备较容易解决，利于产业化；③制备过程为减量过程，渣量小。但目前形成的氨法均存在一些不足和问题：比如专利CN100457628C“粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑”中提到采用在600~700℃焙烧1~2h进行活化，这样虽然可以是粉煤灰中氧化铝提取率较高，但粉煤灰的加热升温和降温过程能耗高，而且后续采用“碱溶—碳分”工艺处理氨水或氨气沉淀出的氢氧化铝和氢氧化铁的混合物，将氢氧化铝重新溶解在沉淀，造成流程长成本高；其它一些专利中熟料产物为硫酸铝铵，硫酸铝铵溶解度小，需要大量的水进行溶出，这些水都需要蒸发排出，蒸发能耗和成本高；在目前的一些专利中都忽略了氨沉淀出的氢氧化铝固相中都含有硫酸根，不能用热水洗涤去除，硫酸根的存在会对氢氧化铝焙烧产生危害。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种粉煤灰硫酸铵混合焙烧生产氧化铝的方法，目的是不添加任何助剂，取消高耗能的焙烧活化，同时保证不降低粉煤灰中氧化铝提取率。

为实现上述目的本发明一种粉煤灰硫酸铵混合焙烧生产氧化铝的方法，其特征在于包括下述步骤：

生料制备：将粉煤灰与硫酸铵混合，制备成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为4～7：1；

熟料烧成：将生料加热至350~650℃，烧成时间控制在0.5~5h，制成含硫酸铝的熟料和氨气；

熟料溶出：熟料用热水或洗液进行溶出，溶出时间0.1~5h，铝以硫酸铝的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；

高硅渣分离洗涤：熟料溶出后的浆液进行固液分离和逆流洗涤，溶液为硫酸铝溶液，洗后渣为高硅渣；