[发明专利]一种粉煤灰中铝硅锂镓联合法协同提取的方法

说明书

本发明公开了一种粉煤灰中铝硅锂镓联合法协同提取的方法，所述方法包括预脱硅、拜耳法溶出、亚熔盐溶出、结晶分离、脱硅、种分分解的氧化铝提取方法：以及吸附、淋洗、浓缩、电解的镓的提取方法；包括净化、吸附、解吸、浓缩和碳酸化沉淀锂的提取方法；脱硅液苛化以及脱硅渣脱碱后制备硅酸钙产品的方法。本发明提供了一种粉煤灰中铝硅镓锂元素全湿法综合提取的方法，实现硅、铝、镓、锂分步梯级综合利用，能耗低，工艺过程简单，铝锂镓提取率高，有效提高了固体废弃物的附加值，是较优的全碱法处理粉煤灰综合利用工艺，适用于工业化推广。

技术领域

本发明涉及从固体废弃物粉煤灰资源化利用的方法，尤其涉及一种从粉煤灰中协同提取铝硅锂镓的方法。

背景技术

伴随着我国煤电行业的发展，粉煤灰的产量逐年快速增加，因此粉煤灰的利用也成为了一个亟待解决的环保资源综合利用课题。近年来，随着对粉煤灰尤其是高铝粉煤灰研究的逐渐深入，研究发现在内蒙及山西等地的煤炭以及粉煤灰中含有较高氧化铝含量，近几年，逐渐发现内蒙山西等地的高铝煤炭富含大量的镓锂元素，具有较高的提取价值。内蒙古大唐再生资源公司已经率先开展了烧结法提取高铝粉煤灰中氧化铝的工艺技术研究，之后开展了种分母液提镓的实验研究，并完成了相应的中试。高铝粉煤灰综合利用制备氧化铝、碳酸锂和电解镓及副产物硅酸钙产品既可以最大限度综合利用固体废弃物资源，同时可为锂镓资源提供新的来源。

当前高铝粉煤灰铝硅镓锂综合利用过程主要为烧结法和酸法，专利CN102249253B公开了“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法”，高铝粉煤灰首先与氢氧化钠溶液反应进行预脱硅，得到液相的脱硅液和固相的脱硅粉煤灰；向脱硅液中加入石灰乳进行苛化反应，固相为活性硅酸钙，经压滤和闪蒸干燥得到成品；脱硅粉煤灰中加入石灰石和碳酸钠溶液调配成合格生料浆，然后将合格生料浆焙烧成熟料，熟料溶出的液相为铝酸钠粗液；铝酸钠粗液经一二段深度脱硅、碳分、种分、焙烧等工序后便可得到符合要求的冶金级氧化铝；同时，CN 103382531B“一种从高铝粉煤灰生产氧化铝工艺母液中富集镓的方法”分别针对粉煤灰提铝过程镓的富集提取进行了研究，以高铝粉煤灰生产氧化铝工艺中含镓浓度较低的种分母液为原料，采用离子交换及过程强化技术，经吸附、洗脱后得到镓富集液，进一步处理后，经电解即可得到金属镓。上述方法实现了铝、硅、镓的协同提取和利用，但是存在烧结温度高、渣量大等缺点。粉煤灰提锂的主要方法为酸法和焙烧法，CN103101935公开了“从粉煤灰制取碳酸锂的方法”，是将粉煤灰酸法提铝过程中的氯化铝结晶母液通过净化除杂、铝锂沉淀、煅烧、浸出、碳酸化沉淀等工艺制备得到碳酸锂沉淀，该工艺提高了酸法粉煤灰提取氧化铝工艺过程产品附加值，提高了经济效益，但是处理工艺流程较长，成本较高，需要配套酸法提取氧化铝工艺生产线，酸法提铝设备要求高。CN102923742和CN 102923743分别公开了一种碱法焙烧和酸法焙烧提取锂的方法，该工艺可实现锂较高的提取率，在提取锂的同时实现了铝的回收利用，提高产品附加值。但是该工艺采用的原料为粉煤灰经过脱硅过程得到的脱硅粉煤灰，未能充分利用锂资源，且焙烧过程能耗较高，焙烧后处理工序较长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种从粉煤灰全湿法综合提取铝、硅、镓、锂的方法，该方法工艺过程简单、条件温和、设备要求低、能耗少且原料来源广泛，价格低廉，能有效实现粉煤灰中铝、硅、镓、锂的回收利用，铝的提取率大于90％，硅的利用率大于95％，镓的提取率大于50％，锂元素提取率大于60％，有效提高了工艺的经济效益，具有较好的工业应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种粉煤灰中铝硅锂镓联合法协同提取的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程和步骤：

(1)预脱硅反应：粉煤灰和碱液混合，依次进行预脱硅反应、过滤，得到滤渣和滤液；

(2)拜耳法溶出过程：提镓母液混合步骤(1)的滤渣进行拜耳法溶出反应，反应结束后过滤分离得到拜耳溶出液和拜耳溶出灰；拜耳溶出液混合铝酸钠晶体进行溶解、脱硅、种分、过滤、洗涤、干燥得到氢氧化铝产品；