[发明专利]一种提取氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取氧化铝的方法，尤其涉及一种利用硫酸铵从粉煤灰、煤矸石、铝土矿等含铝原料中提取氧化铝的方法。

背景技术

我国的火电厂每年产生数亿吨的粉煤灰，煤炭开采过程中还产生大量的煤矸石废料，铝土矿开采过程中也有大量低品位铝土矿及尾矿产生，氧化铝厂生产过程中产生大量赤泥，这些固体废物不仅占用大量土地堆存，还造成了严重的空气污染、水污染。

这些固体废物的主要利用形式是用于生产建材，也有用粉煤灰、煤矸石等生产氧化铝，一般分为碱法和酸法两大类。

碱法包括石灰石烧结法和碱石灰烧结法，其主要缺点是工艺流程长、物料量大、设备投资高，而且在提取氧化铝的过程中会产生比原料量更多的赤泥。

酸法主要有硫酸法、盐酸法。其主要缺点是物料腐蚀性强，对设备要求苛刻，而且除铁工艺复杂，成本高。

还有采用硫酸铵烧结法提取氧化铝的工艺，其主要缺点是烧结过程能耗较高，而且烧结过程的温度较难控制稳定。

发明内容

针对目前利用粉煤灰等含铝固体废物生产氧化铝工艺的不足，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种提取氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将硫酸铵加热分解生成硫酸氢铵及氨气，将硫酸氢铵配制成溶液，氨气收集制备氨水；

步骤2：将粉煤灰原料磨细，与硫酸氢铵溶液按照一定比例配料混合，在搅拌条件下加热升温进行反应；

步骤3：反应后的物料降温至100℃以下进行过滤，得到含硫酸铝铵的溶液及硅渣；含硫酸铝铵的溶液降温结晶析出硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体经过提纯后，配制成硫酸铝铵溶液；

步骤4：硫酸铝铵溶液与氨水反应生成氢氧化铝；

步骤5：氢氧化铝烘干、焙烧，生成氧化铝。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1硫酸铵的分解温度为250℃-500℃，硫酸氢铵溶液的质量百分浓度为10%-98%。

进一步，所述步骤2粉煤灰中所含氧化铝与硫酸氢铵的摩尔比为1:3-1：20，粉煤灰与硫酸氢铵的反应温度为50℃-400℃，反应时间为1min-300min。

进一步，所述步骤3的硅渣可用于生产白炭黑、水玻璃等含硅材料。

进一步，粉煤灰原料也可以用煤矸石、炉渣、铝土矿、赤泥、尾矿、高岭土、莫来石等含铝原料代替。

本发明提取氧化铝的方法，主要基于以下化学原理：

1：(NH₄)₂SO₄=NH₄HSO₄+NH₃

2：6NH₄HSO₄+Al₂O₃=2NH₄Al(SO₄)₂+2(NH₄)₂SO₄+3H₂O

3：NH₄Al(SO₄)₂+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃+2(NH₄)₂SO₄

4：2Al(OH)₃=Al₂O₃+3H₂O

本发明的有益效果是：本发明从粉煤灰、煤矸石、低品位铝土矿、赤泥等含铝固体废物中提取氧化铝的方法，第一步是用硫酸铵生产硫酸氢铵及氨气，氨气纯度高，便于制成氨水用于与硫酸铝铵反应生成氢氧化铝；而且硫酸铵分解温度较低且易于控制分解温度，能有效减少硫酸铵分解生成二氧化硫的副反应发生。第二步用磨细的粉煤灰与硫酸氢铵溶液反应，由于是液固反应，其传质传热效果好，物料混合均匀，反应速率快，容易控制反应条件。生成硫酸铝铵及氢氧化铝的反应产物之一为硫酸铵，可以经过蒸发结晶循环使用，因此本发明的方法消耗的硫酸铵量很少，原料成本低。生成废渣为硅渣，可以用于生产白炭黑、水玻璃、建材等，便于原料的综合利用。

附图说明

图1为本发明提取氧化铝的方法流程示意图。

具体实施方式