[发明专利]一种催化气化耦合气化灰提取氧化铝的方法

说明书

一种催化气化耦合气化灰提取氧化铝的方法是将高铝煤与含Na或K催化剂、含Ca催化剂混合，混合后得到负载催化剂的高铝粉煤，负载催化剂的高铝粉煤在高温下催化气化后，得到催化气化灰，通过直接浸取得到含铝粗液与Al浸出残渣，含铝粗液通过脱硅得到脱硅后的含铝溶液与脱硅残渣、脱硅后的含铝溶液进行碳分、再经过滤、洗涤制备氢氧化铝与碱金属碳酸盐溶液，Al浸出残渣与脱硅残渣进行高温水热反应脱碱金属，回收催化剂。本发明具有能耗低，成本低的优点。

技术领域

本发明属于煤灰的综合利用，具体涉及一种催化气化耦合气化灰提取氧化铝的方法。

背景技术

高铝煤中主要含铝矿物质为高岭石(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)和勃姆石(AlOOH)，作为潜在的氧化铝提供者和铝土矿替代者，从煤灰中提取氧化铝能够实现煤灰的资源化利用，同时大大减少煤灰对环境的潜在危害，因而，从煤灰中提取氧化铝具有重要意义，正成为多家科研单位与企业的研究重点。

目前煤灰提取氧化铝的工艺较多，主要分为酸法、碱法和焙烧活化法。但主要以燃煤电厂燃烧灰为原料，燃烧过程中，煤中Al矿物质经过高温后生成反应性较差的莫来石、刚玉类物质，需要强酸、酸碱在高温、高压下消解，或通过活化剂高温焙烧活化后才能实现较高的Al的浸出率，导致能耗和成本居高不下。而催化气化过程中，添加的碱金属催化剂能与煤中的铝硅矿物质反应，生成反应活性相对较高的硅铝酸盐和霞石类化合物，使Al的浸出相对容易。因此利用催化气化灰提取氧化铝具有一定的优势。基于此，新奥科技开发有限公司开发了一种煤灰提取氧化铝（CN 103351014 A）与含铝化合物（CN 103349994 A）的专利，催化气化灰通过水溶回收部分催化剂，再向残渣中添加碱土金属Ca，焙烧后通过碱溶液浸取实现Al的浸出。该工艺相对于传统燃烧灰提取氧化铝具有明显优势，但该工艺仍然需要向催化剂回收残渣中添加碱土金属Ca，且需要高温焙烧后才能实现Al的回收，存在焙烧温度高，能耗大，成本高的缺点。因而开发一种低能耗，环境友好的煤灰提取氧化铝方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种能耗低，成本低的催化气化耦合气化灰提取氧化铝的方法。

本发明采用的技术方案是：负载碱金属Na、K和碱土金属Ca的高铝煤在高温下催化气化，气化的同时完成灰的活化过程，得到已经活化过的催化气化灰，活化后的催化气化灰无需进一步活化，可通过水、稀碱、稀Na₂CO₃溶液直接浸取得到含铝粗液，再通过添加Ca(OH)₂脱硅、碳分、过滤后得到氢氧化铝产品，铝浸出后的残渣与脱硅残渣通过高温水热反应，碱金属浸出到溶液，实现碱金属催化剂回收。

本发明是一种催化气化耦合气化灰提取氧化铝的方法，包括如下步骤：

（a）将高铝煤与含Na或K催化剂、含Ca催化剂混合，混合后得到负载催化剂的高铝粉煤，负载催化剂的高铝粉煤在高温下催化气化后，得到催化气化灰；

（b）催化气化灰通过直接浸取得到含铝粗液与Al浸出残渣；

（c）含铝粗液通过脱硅得到脱硅后的含铝溶液与脱硅残渣、脱硅后的含铝溶液进行碳分、再经过滤、洗涤制备氢氧化铝与碱金属碳酸盐溶液，氢氧化铝焙烧得到氧化铝；

（d）Al浸出残渣与脱硅残渣进行高温水热反应脱碱金属，回收催化剂。

所述步骤（a）中含Na或K催化剂为Na、K的碱或碳酸盐。含Ca催化剂为Ca(OH)₂、CaO或CaCO₃。

所述步骤（a）中Na或K金属负载量为煤灰重量的0.8-1.6倍，以Ca/Si质量比为1.1-2.2添加金属Ca，Si是高铝煤中所含的Si。

所述步骤（a）中催化气化灰主要组成为偏铝酸盐、铝酸盐、低硅铝比的硅铝酸盐、硅酸钙等。