[发明专利]一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体废弃物粉煤灰综合利用的方法，尤其涉及一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。目前，我国粉煤灰年排放量上亿吨，我国粉煤灰的总堆存量有十几亿吨。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。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研究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。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。酸法浸出粉煤灰中的氧化铝，可以使生成的铝盐进入溶液，硅不与酸反应，完全在固相渣中。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%，这样更有利于其利用。由于粉煤灰是经过高温燃烧后迅速冷却，其化学活性很低，因此，要提高粉煤灰中氧化铝的提取率就要从提高粉煤灰的化学活性入手。目前资料报道的方法是在酸浸反应中加入氟化物助溶，使硅与氟结合，达到释放其中氧化铝的目的，但在助溶的过程中可能会产生HF等有害气体，在去氟纯化的过程中又会排出含氟废液和废渣，不但会污染环境，而且会造成对操作人员的安全隐患。

针对燃烧温度低的循环流化床锅炉产生的粉煤灰，其化学活性要高于煤粉炉锅炉产生的粉煤灰，一些研究单位开展了盐酸处理循环流化床锅炉粉煤灰生产氧化铝的研究并取得一定成果，主要有一步法（专利CN102145905B一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法）和两步法（专利CN100410174C一种制备氧化铝的方法），但也存在一些问题。一步法存在的主要问题是，①盐酸浸出后的氯化铝溶液含有铁、钙、钠、镁等多种离子，要满足氧化铝产品的质量要求，必须将其全部或绝大部分除去，除杂工艺复杂成本偏高；②氯化铝溶液需蒸浓结晶，此过程设备腐蚀严重，不易解决和大型化；③一步法产品为结晶氯化铝直接煅烧所得，产品粒度细容重小，不适合现行电解铝工业应用，不符合冶金级氧化铝的标准。两步法存在的主要问题是，①结晶氯化铝煅烧产生粗氧化铝，拜耳法工艺得到的氢氧化铝需再次煅烧生产冶金级氧化铝，两次煅烧能耗较高；②结晶氯化铝煅烧后产生粗氧化铝的碱溶温度较高，能耗偏高。

发明内容

针对上述盐酸法处理循环流化床锅炉粉煤灰生产氧化铝和综合利用存在的问题，本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种环保效能显著，能使循环流化床锅炉粉煤灰中的铝、铁、硅有效分离并合理利用的一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法，它包括下述步骤：

（1）将磨后的循环流化床锅炉粉煤灰与盐酸混合，并加入至耐盐酸反应釜中进行反应，反应温度50~180℃，反应时间5~150min，盐酸浓度5%~35%，盐酸中的HCl与循环流化床锅炉粉煤灰中氧化铝及氧化铁的摩尔比为4～9：1；

（2）反应降温后进行固液分离及洗涤，得到含有杂质的氯化铝溶液及高硅渣，实现铝铁与硅分离；

（3）将步骤（2）所得溶液加入氢氧化钠溶液，得到粗氢氧化铝沉淀及氯化钠溶液，然后进行固液分离洗涤；

（4）将步骤（3）得到的粗氢氧化铝固体经过简易拜耳法工艺可得到冶金级氧化铝和高铁渣，简易拜耳法工艺包括原料调配、低温溶出、氢氧化铁分离洗涤、铝酸钠溶液精滤、精液降温、种子分解、氢氧化铝过滤洗涤、氢氧化铝焙烧和母液蒸发工序；

（5）将步骤（3）所得氯化钠溶液经离子膜电解槽电解后得到氯气、氢气、氢氧化钠溶液；

（6）将步骤（5）从离子膜阴极区出来的氢氧化钠溶液返回至步骤（3）循环使用；

（7）将步骤（5）得到的氢气和氯气经净化后在合成炉内合成氯化氢气体，冷却后用水吸收得到盐酸，返回步骤（1）循环使用。