[发明专利]一种利用高铝粉煤灰生产高纯氧化铝的方法

说明书

一种利用高铝粉煤灰生产高纯氧化铝的方法是以高铝粉煤灰为原料，首先以硫酸铵为提取剂，从粉煤灰中提取氧化铝，随后通过水溶、NH₄HCO₃沉淀、NaOH碱溶、CO₂碳酸化以及高温焙烧等步骤，制得纯度>99.0%的α‑Al₂O₃产品。本发明具有成本低、能耗低、运行环境好，纯度高、从高铝粉煤灰生产高纯氧化铝的效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用高铝粉煤灰生产高纯氧化铝的方法，属于工业固体废弃物资源化利用以及解决环境污染、缓解资源短缺技术领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排放的一种固体废弃物。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，随着燃煤消耗量的增加，粉煤灰已经成为中国最大的工业固体废弃物。大量粉煤灰堆积不仅给发电企业带来了沉重负担，而且给当地的生态环境造成了严重危害，其大量堆积占地和流失造成的空气、水质污染及土地沙碱化问题已经对人类和环境产生了较大影响，世界各国都在积极寻找粉煤灰综合利用的最佳途径。

随着我国西部煤炭资源的开发以及大型火力发电厂的建设，中西部地区出现了一种新的粉煤灰类型——高铝粉煤灰，这种粉煤灰中的氧化铝含量可以达到40~50wt%，远远高于普通粉煤灰中的含量，相当于中等品位级的铝土矿中氧化铝的含量，是非常宝贵的再生含铝矿物资源。利用高铝粉煤灰生产氧化铝，可缓解我国铝土矿资源短缺的困境，具有重大的现实意义和长远的战略意义。

目前从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要为烧结法、酸浸法、碱浸法和酸碱联合法等。

刘能生等（刘能生, 彭金辉, 张利波,等. 高铝粉煤灰硫酸铵与碳酸钠焙烧活化对比研究[J]. 昆明理工大学学报(自然科学版), 2016(1):1-6.）以高铝粉煤灰为原料，采用Na₂CO₃ 焙烧活化HCl浸取法提铝，研究结果表明：活化反应受固膜扩散控制，粉煤灰/Na₂CO₃质量比1:1、于900℃下焙烧活化60min，活化产物为NaAlSiO₄，Na₂SiO₃和Al₂O₃，焙烧熟料用6mol/L盐酸按液固质量比20:1、于90℃下浸出60min，铝浸出率可以达到94.99%。但是，由于在烧结法中两种物料难以充分接触，反应速率较慢，明显存在固体传质限制。

Wu等（Wu Cheng-You, Yu Hong-Fa, Zhang Hui-Fang. Extraction of aluminumby pressure acid-leaching method from coal fly ash[J]. Transactions ofNonferrous Metals Society of China, 2012, 22(9):2282-2288.）采用压力酸浸法从粉煤灰中浸取氧化铝，综合考察了粉煤灰颗粒大小、硫酸浓度、反应时间、反应温度对铝提取效率的影响。74μm粉煤灰颗粒与50%的硫酸在180℃下浸取4h，氧化铝的提取率达82.4%。但是，湿法酸浸工艺氧化铝提取效率低；高温高酸条件对设备耐腐蚀性要求高，设备投资大；大量的杂质铁溶入浸液，除杂难度大。