[发明专利]粉煤灰预脱硅方法和预脱硅反应方法和预脱硅浆液分离方法以及粉煤灰提铝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰预脱硅反应方法和一种粉煤灰预脱硅浆液分离方法，本发明还涉及一种粉煤灰预脱硅方法，本发明进一步涉及一种粉煤灰提铝方法。

背景技术

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中捕集下来的细灰，是中国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰中含有大量有价值的元素，如硅和铝。中国铝土矿资源紧缺，寻求替代铝土矿的氧化铝生产资源非常必要，因此从粉煤灰中将铝提取出来，不仅能提高粉煤灰的综合利用效益，而且也有益于氧化铝工业的可持续发展。

从粉煤灰中提取铝的方法包括碱法、酸法和酸碱联合法。采用碱法从粉煤灰中提取铝包括烧结步骤和溶出步骤，在烧结步骤中，将粉煤灰与碱性助溶剂(如氧化钙、钙盐和钠盐中的一种或多种)进行烧结，将铝转变成易溶于水或稀碱溶液的盐；在溶出步骤中，用水或稀碱溶液将得到的烧结熟料中的铝溶出，SiO₂等物质则保留在固体废渣中，从而将铝从粉煤灰中提取出来。

由于粉煤灰中硅含量较大，为了提高粉煤灰中硅的利用率并减少低价值含硅固体废渣量和工艺过程中的物料流量，通常将粉煤灰进行预脱硅后再进行提铝操作。预脱硅一般是用强碱将粉煤灰中的非晶态硅溶解出来，使氧化铝保留在固相中，从而实现预脱硅的。

因此，采用碱法从粉煤灰中提取铝的工艺中，涉及多步液固反应。对于液固反应而言，提高固体在液体中的分散稳定性，抑制固体物料沉降趋势是提高反应效率以及物料输运顺畅性的关键。

目前，一般是通过提高预脱硅反应器和烧结熟料溶出反应器中的搅拌效率和/或引入侧线打循环来提高预脱硅反应和溶出过程中固体颗粒在液相中的均匀性和稳定性，如改变反应器中搅拌桨的类型和/或提高搅拌桨的转速；在反应器底部引入侧线使反应器内的液固浆液循环。但是，这些方法均存在增加设备投资成本和操作能耗的不足。

另外，对于粉煤灰碱法提取铝工艺中涉及的液固反应而言，反应得到的物料需要进行固液分离，但是各步液固反应得到的混合物一般呈浆液状，在采用如板框式过滤机的耗能型分离装置进行分离时，分离能耗高。

发明内容

本发明的目的在于解决采用碱法从粉煤灰中提取铝时存在的以下两个问题中的一个或两个：(1)在涉及液固反应的工序中，固体物料易于沉降，影响反应效率以及物料输运的顺畅性；(2)液固反应得到的浆液在进行分离时能耗过高。

本发明的发明人在研究过程中发现：对于粉煤灰碱法提取铝工艺的预脱硅步骤而言，醇胺和/或如聚乙二醇的水溶性聚合物在不同的用量下，能起到提高液固混合液的分散效果或者提高液固混合液的沉降效率的作用，因此通过调节反应阶段以及相应产物分离阶段所涉及的液固浆液中醇胺和/或如聚乙二醇的水溶性聚合物的量，在反应阶段能有效地抑制液固浆液中固体物料发生沉降的趋势，提高浆液的稳定性和物料输运的顺畅性，同时能够有效地提高反应的效率；在分离阶段则能改善浆液的固液分离性能，降低分离能耗，同时还能改善浆液的沉降性能，通过无需消耗能量的沉降就分出很大一部分液体，从而有效减轻如板框式过滤机的分离装置的负担，进一步降低分离所需的能耗。在此基础上完成了本发明。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种粉煤灰预脱硅方法，该方法包括以下步骤：

(1)将第一水分散液在预脱硅反应条件下进行反应，得到预脱硅浆液，所述第一水分散液含有粉煤灰、至少一种碱以及至少一种助剂，所述助剂为醇胺和/或水溶性聚合物，

其中，所述第一水分散液中的助剂为醇胺，相对于100重量份粉煤灰，所述第一水分散液中助剂的含量不高于3.5重量份；或者

所述第一水分散液中的助剂为水溶性聚合物，相对于100重量份粉煤灰，所述第一水分散液中助剂的含量不高于2.5重量份；或者

所述第一水分散液中的助剂为醇胺和水溶性聚合物，相对于100重量份粉煤灰，所述第一水分散液中助剂的总量不高于3.5重量份；

(2)向所述预脱硅浆液中补充添加醇胺和/或水溶性聚合物，醇胺和/或水溶性聚合物的补充添加量使得：

所述预脱硅浆液中的助剂为醇胺时，相对于100重量份粉煤灰，所述预脱硅浆液中助剂的含量为3.6重量份以上；或者

所述预脱硅浆液中的助剂为水溶性聚合物时，相对于100重量份粉煤灰，所述预脱硅浆液中助剂的含量为3重量份以上；或者

所述预脱硅浆液中的助剂为醇胺和水溶性聚合物时，相对于100重量份粉煤灰，所述预脱硅浆液中助剂的含量为3.6重量份以上；

(3)将补充添加了醇胺和/或水溶性聚合物的预脱硅浆液进行固液分离，得到预脱硅粉煤灰和含硅液体物料。