專利名稱：一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，尤其涉及一種利用粉煤灰 制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法。
背景技術：
粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。目前，我國粉煤灰年排放量上億 噸，我國粉煤灰的總堆存量有十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土 地，而且嚴重污染環(huán)境，構成了對生態(tài)和環(huán)境的雙重破壞。因此開展粉煤灰 的綜合利用具有重大現(xiàn)實意義和長遠戰(zhàn)略意義。同樣，我國是一個鋁資源不
富有的國家，有資料報道了我國45種主要礦產對2010年需求的保證程度， 有10種礦產屬于不能保證，其中包括鋁土礦。按著目前氧化鋁產量的增長速 度和鋁土礦開采、利用中的浪費，即使考慮到遠景儲量，我國的鋁土礦的保 障年限也很難達到50年。所以，解決這種資源危機的方法有兩種 一是合理 利用現(xiàn)有鋁土礦資源；二是積極找尋并利用其他含鋁資源。而氧化鋁是粉煤 灰的主要成分之一，其質量分數(shù)一般為15%~40%，最高可達58%。所以，開 展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。
目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的研究比較成熟的有石灰石燒結法。2004 年12月內蒙古自治區(qū)科技廳召開了蒙西高新技術集團有限公司研究開發(fā)的 "粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產水泥產業(yè)化技術"項目科技成果鑒定會，采用的就是 改進的堿石灰燒結法，該集團自主完成了近5000噸級的中試，并取得多項專利。但石灰石燒結法提取粉煤灰中氧化鋁存在燒結溫度高，能耗大，成本高
等問題。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題本發(fā)明提供一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的 方法，目的是使粉煤灰中氧化鋁提取率高，殘渣提取水泥綜合利用，降低能耗。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，它 包括下述步驟生料漿制備將粉煤灰、石灰和堿液混合配成生料漿；熟料 燒結生料漿高溫燒結，制備出含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二鈣的熟料；熟料 溶出溶出溫度70 9(TC,得到粗液和殘渣，分離洗滌不溶殘渣；氫氧化鋁制 備將粗液進行脫硅后，采用碳酸化分解制備細顆粒氫氧化鋁或將粗液直接 進行碳酸化分解，得到高硅粗制氫氧化鋁，高硅氫氧化鋁再經(jīng)過拜耳法溶出、
晶種分解制備粗顆粒氫氧化鋁；氧化鋁制備氫氧化鋁在1100-1400i:下焙燒， 得到冶金級氧化鋁；再將熟料溶出過程中產生的殘渣用于制備水泥。
所述的生料漿制備過程配料CaO與Si02的摩爾比為1.8 2.4， Na20與 八1203的摩爾比為0.8-1.6。
所述的石灰石煅燒產生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。 所述的熟料燒結過程中產生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。 所述的熟料燒結溫度1100~1600°C，優(yōu)選1200 1400°C。 所述的熟料溶出采用一段磨溶出或二段磨溶出中的一種。 所述的在對熟料溶出過程中產生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥。 所述的粗液經(jīng)過脫硅得到鋁酸鈉精液，通入C02進行碳酸化分解，得到細顆粒氫氧化鋁。
所述的脫硅方法包括加壓脫硅和加入石灰乳深度脫硅。 所述的粗液直接通入C02進行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁。
所述的拜耳法溶出過程溶出溫度105~195°C，停留時間10 卯min，循環(huán) 堿液Na2OK100~200g/l。
所述的通入C02進行碳酸化分解碳分過程在碳分槽內進行，采用常壓碳
分或加壓碳分中的一種。
所述的晶種分解過程在種分槽內進行，采用一段分解或二段分解中的一種。
所述的細顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到粉狀氧化鋁。 所述的粗顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到砂狀氧化鋁。 本發(fā)明的優(yōu)點效果本發(fā)明采用嚴格控制配料的堿比和鈣比，可使粉煤 灰中的氧化鋁在高溫下充分反應，再在常壓下有效溶出，氧化鋁的提取率可 達到90%以上。本發(fā)明的燒結溫度比石灰石燒結法低20(TC左右，能耗較之低， 殘渣可制備水泥，充分利用，符合國家環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟政策。本發(fā)明 所用設備均為氧化鋁工業(yè)和水泥工業(yè)常用設備，利于產業(yè)化。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例l
原料粉煤灰組成為A1203: 40%、 Si02: 48%、 Fe203: 3%、 CaO: 3%、 Ti02: 1%。原料粉煤灰的組成也可以采用其它組成成分及具體用量，任何常規(guī)的粉煤灰均可以，這不能用于限定本發(fā)明的保護范圍。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰；粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2: 1， NazO與八1203的摩爾比為1: 1,制備出生料漿；將生料漿在120(TC燒結，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二 鈣的熟料；熟料破碎后在8(TC下采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產生的 鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；鋁酸鈉溶液粗液在165"C下加壓脫硅，再加入 石灰乳進行深度脫硅，得到鋁酸鈉溶液精液；向鋁酸鈉精液中通入在煅燒石 灰石時產生的co2，在碳分槽內采用常壓碳分進行碳酸化分解，得到細顆粒 氫氧化鋁。制備的氫氧化鋁在115(TC焙燒得到符合標準的冶金級粉狀氧化鋁。 經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為92%。
實施例2
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為1.8: 1， Na20與八1203的摩爾比為 0.8: 1，制備出生料漿。將生料漿在110(TC燒結，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在7(TC下破碎采用二段磨溶出，得到粗液和殘渣，產 生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產生的C02， 在碳分槽內采用加壓碳分進行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在16(TC下用Na2O180g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間40min，固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用一段分解，分解初溫75'C、終溫54-C,種子比2.5，苛性堿濃度150gT1， 分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在110(TC煅燒得到符合標準的冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰 中氧化鋁提取率為90.5%。 實施例3
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.4: 1, Na20與A1203的摩爾比為 1.6: 1，制備出生料漿；將生料漿在140(TC燒結，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在90。C破碎采用二段磨溶出，得到液粗液和殘渣，產 生的^硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產生的C02， 在碳分槽內采用加壓碳分進行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在20(TC下用Na2O200g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間60min,固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用二段分解，向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種，分解初溫75°C、終溫54°C， 種子比2.5，苛性堿濃度150gT1，分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿 液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在140(TC煅燒得到符合標準的 冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為93%。 實施例4
粉煤灰組成與實施例l中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰；粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.2: 1， Na20與八1203的摩爾比為 1.3: 1，制備出生料槳；將生料漿在160(TC燒結，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在85'C下破碎采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；粗液在165'C下加壓脫硅，再加入石灰乳 進行深度脫硅，得到鋁酸鈉溶液精液；向鋁酸鈉精液中通入在煅燒石灰石時 產生的co2,在碳分槽內采用常壓碳分進行碳酸化分解，得到細顆粒氫氧化 鋁；制備的氫氧化鋁在140(TC焙燒得到符合標準的冶金級粉狀氧化鋁。經(jīng)檢 測粉煤灰中氧化鋁提取率為95.5%。 實施例5
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.2: 1， Na20與A1203的摩爾比為 1.6: 1，制備出生料漿；將生料漿在130(TC燒結，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在75'C破碎采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產生 的鈣硅渣經(jīng)洗漆后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產生的C02， 在碳分槽內采用加壓碳分進行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在ll(TC下用Na2O120g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間10min，固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用一段分解，向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種，分解初溫75nC、終溫54°C， 種子比2.5，苛性堿濃度150gT1，分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿 液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在120(TC煅燒得到符合標準的 冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為94.3%。 實施例6
實施例1中制備的氫氧化鋁在110(TC焙燒得到符合標準的冶金級粉狀氧 化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為92%。其它同實施例l。
權利要求
1、一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于包括下述步驟生料漿制備將粉煤灰、石灰和堿液混合配成生料漿；熟料燒結生料漿高溫燒結，制備出含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二鈣的熟料；熟料溶出溶出溫度70～90℃，得到粗液和殘渣，分離洗滌不溶殘渣；氫氧化鋁制備將粗液進行脫硅后，采用碳酸化分解制備細顆粒氫氧化鋁或將粗液直接進行碳酸化分解，得到高硅粗制氫氧化鋁，高硅氫氧化鋁再經(jīng)過拜耳法溶出、晶種分解制備粗顆粒氫氧化鋁；氧化鋁制備氫氧化鋁在1100～1400℃下焙燒，得到冶金級氧化鋁；在對熟料溶出過程中產生的殘渣用于制備水泥。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的生料漿制備過程配料CaO與Si02的摩爾比為1.8-2.4，Na20與A1203的摩爾比為0.8-1.6。
3、 根據(jù)權利要求3所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于石灰石煅燒產生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于熟料燒結過程中產生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的熟料燒結溫度1100-1600°C，優(yōu)選1200~1400°C。
6、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用一段磨溶出或二段磨溶出中的一種。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的在對熟料溶出過程中產生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥。
8、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的粗液經(jīng)過脫硅得到鋁酸鈉精液，通入C02進行碳酸化分解，得到細顆粒氫氧化鋁。
9、 根據(jù)權利要求9所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的脫硅方法包括加壓脫硅和加入石灰乳深度脫硅。
10、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的粗液直接通入C02進行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁。
11 、根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的拜耳法溶出過程溶出溫度105~195°C，停留時間10~90min，循環(huán)堿液濃度100~200g/l。
12、 根據(jù)權利要求9或11所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的通入C02進行碳酸化分解碳分過程在碳分槽內進行，采用常壓碳分或加壓碳分中的一種。
13、 根據(jù)權利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的晶種分解過程在種分槽內進行，采用一段分解或二段分解中的一種。
14. 根據(jù)權利要求1或9所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的細顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到粉狀氧化鋁。
15、根據(jù)權利要求1或11所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，其特征在于所述的粗顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到砂狀氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法，尤其涉及一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產水泥的方法。它包括生料漿制備、熟料燒結、熟料溶出、氫氧化鋁制備、氧化鋁制備和在對熟料溶出過程中產生的殘渣用于制備水泥的工藝步驟。本發(fā)明采用嚴格控制配料的堿比和鈣比，可使粉煤灰中的氧化鋁在高溫下充分反應，再在常壓下有效溶出，氧化鋁的提取率可達到90％以上。本發(fā)明的燒結溫度比石灰石燒結法低200℃左右，能耗較之低，殘渣可制備水泥，充分利用，符合國家環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟政策。本發(fā)明所用設備均為氧化鋁工業(yè)和水泥工業(yè)常用設備，利于產業(yè)化。
文檔編號C01F7/02GK101654267SQ20081001285
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權日2008年8月19日
發(fā)明者劉瑛瑛, 周鳳祿, 廖新勤, 李來時 申請人:沈陽鋁鎂設計研究院