專利名稱：一種以粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備結(jié)晶氯化鋁的方法，尤其是一種以粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是燃煤電廠排出的廢棄物，我國是以煤炭為主要能源的國家，每年從電廠 排放的粉煤灰高達(dá)上億噸，粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，如何處理 和利用粉煤灰成為一個(gè)十分重要的問題。另一方面，粉煤灰中含有多種可以利用的組分，研 究表明，循環(huán)流化床粉煤灰中通常含有30-50%的鋁(以氧化鋁計(jì))，在資源日益匱乏的今 天，從粉煤灰中提取鋁，制備結(jié)晶氯化鋁是使粉煤灰變廢為寶、綜合利用的有效途徑，具有 很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，低鐵結(jié)晶氯化鋁的制備方法通常是以經(jīng)過除鐵后的氫氧化鋁或氧化鋁為原 料，與鹽酸反應(yīng)制得，其原料來源單一，生產(chǎn)成本高。而以粉煤灰為原料直接制備的結(jié)晶氯 化鋁通常含有鐵等雜質(zhì)，很難用一般方法去除。CN200710055504. 3公開了一種以循環(huán)流化床粉煤灰為原料制備結(jié)晶氯化鋁的方 法，該方法采用直接酸溶的工藝從循環(huán)流化床粉煤灰中制得氯化鋁溶液，在沉降槽中使渣 液分離得到上清液，上清液濃縮結(jié)晶后，再經(jīng)過噴霧干燥進(jìn)一步制得固體結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。 由于粉煤灰中的鐵極易溶解于酸，而在該方法中，沒有必要的除鐵的措施，因此會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物 結(jié)晶氯化鋁中的含鐵量高，而鐵的存在會(huì)對(duì)結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品的物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生不利影 響。目前尚沒有用粉煤灰直接生產(chǎn)低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法，因此，有必要設(shè)計(jì)一種以 粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法，以便克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種以粉煤灰為原料制備低鐵 結(jié)晶氯化鋁的方法。本發(fā)明所提供的以粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法，包括以下步驟(1)將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20_40wt%的漿料，經(jīng)濕法磁 選除鐵和固液分離后得到濾餅；(2)將步驟(1)所得濾餅中加入鹽酸進(jìn)行酸溶，再經(jīng)固液分離與洗滌后得到酸浸 液；(3)對(duì)步驟(2)所得酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮后的液體經(jīng)冷卻析晶，得到結(jié)晶氯 化鋁漿液；(4)對(duì)步驟(3)所得結(jié)晶氯化鋁漿液進(jìn)行固液分離，用淋洗液淋洗，再經(jīng)固液分離 和干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。下面進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明所提供的方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
步驟⑴將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20_40wt%，優(yōu)選 30-35wt%的漿料，通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選至粉煤灰中的氧化鐵含量(以三氧化二鐵計(jì))降低 至1. 以下，經(jīng)固液分離得到固含量為25-50wt%，優(yōu)選30-45襯％的濾餅。所述磁選機(jī)可以選用各種常用的適于粉質(zhì)物料除鐵的磁選設(shè)備。優(yōu)選地，所述磁選機(jī)為中國發(fā)明申請(qǐng)201010112520. 3號(hào)中公開的用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁選機(jī)，該磁選 機(jī)包括轉(zhuǎn)環(huán)、感應(yīng)介質(zhì)、上鐵軛、下鐵軛、勵(lì)磁線圈、進(jìn)料口、尾礦斗和沖水裝置，感應(yīng)介質(zhì) 安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵(lì)磁線圈設(shè)置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對(duì)產(chǎn)生 垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設(shè)置在轉(zhuǎn)環(huán)下方的環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)，其中， 所述感應(yīng)介質(zhì)為多層鋼板網(wǎng)，每層鋼板網(wǎng)由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述 上鐵軛與進(jìn)料口連接，所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉(zhuǎn)環(huán)上方。所述立環(huán)磁選機(jī)的磁選條件為場強(qiáng)1. 0-2. 0萬GS，優(yōu)選1. 5-1. 75萬GS、電流 30-40A。所述磁選過程可重復(fù)2-4次，優(yōu)選2-3次。步驟⑵將步驟(1)所得濾餅中加入濃度為20_37wt%，優(yōu)選20_30wt%的鹽酸 進(jìn)行酸溶，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1-9 1，優(yōu)選4.5 1-6 1、溶 出溫度為100-200°C，優(yōu)選130-150°C、溶出壓力為0. 1-2. 5MPa，優(yōu)選0. 3-1. OMPa、溶出時(shí)間 為0. 5-4. 0h，優(yōu)選1. 5-2. 5h，再經(jīng)固液分離與洗滌，得到酸浸液。所述酸浸液PH值優(yōu)選為1-3。所述固液分離可采用任何常用的固液分離方法，例如，使用沉降，減壓過濾，加壓 過濾均可。所述洗滌采用常規(guī)洗滌方法，用水對(duì)酸溶渣進(jìn)行洗滌。所述洗滌過程可重復(fù)2或 2次以上，例如2-4次，至酸溶渣接近中性為止，例如，酸溶渣的PH值為5-6左右。步驟(3)對(duì)步驟(2)所得酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 03-0. 07MPa,優(yōu) 選-0. 04-0. 06MPa、濃縮溫度為50-110°C，優(yōu)選70-80°C，濃縮后的液體經(jīng)冷卻析出結(jié)晶氯 化鋁，得到結(jié)晶氯化鋁漿液。所述步驟(3)在冷卻時(shí)，控制析出的晶體重量占氯化鋁液體原重量的40%至65% 之間，使得大部分氯化鋁結(jié)晶析出，而少量氯化鐵等雜質(zhì)由于濃度較低，仍留在溶液當(dāng)中。步驟(4)對(duì)步驟(3)所得結(jié)晶氯化鋁漿液進(jìn)行固液分離，除去大部分水份后，用 淋洗液進(jìn)行淋洗除去結(jié)晶氯化鋁表面粘附的氯化鐵等雜質(zhì)，再次進(jìn)行固液分離，經(jīng)干燥后 得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。固液分離后的剩余母液返回步驟(3)重新濃縮結(jié)晶。所述步驟(4)中淋洗液的配制方法為將低鐵結(jié)晶氯化鋁在室溫下溶解于水中， 配制成飽和氯化鋁溶液。所述低鐵結(jié)晶氯化鋁優(yōu)選為通過本發(fā)明方法制備得到的低鐵結(jié)晶 氯化鋁。所述步驟(4)在淋洗時(shí)，淋洗液的用量為50-300毫升每公斤結(jié)晶氯化鋁，優(yōu)選 100-200毫升每公斤結(jié)晶氯化鋁。所述固液分離及干燥可采用常規(guī)操作方法，使用離心分離或真空帶式過濾，干燥 溫度優(yōu)選為70-100°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所具有的有益效果是1、采用循環(huán)流化床粉煤灰為原料制備結(jié)晶氯化鋁，原料來源廣泛，成本低。從粉煤灰這種工業(yè)廢棄物中提取具有高附加值的結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效果.2、采用中溫(100-20(TC )酸溶的方法從粉煤灰中提取鋁，對(duì)鋁的提取率高，達(dá)到 80%以上，原料利用率高，產(chǎn)生的殘?jiān)啃　?、采用磁選、結(jié)晶、淋洗相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)鐵的去除，此方法操作步驟簡單，生產(chǎn) 過程易于控制，除鐵效果好。4、本發(fā)明所得到的結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品，其鐵(Fe)含量不高于0. 025wt%。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明所提供的方法，但本發(fā)明并不因此而受到 任何限制。原料采用某熱電廠產(chǎn)出的循環(huán)流化床粉煤灰，其化學(xué)成分如表1所示。表1循環(huán)流化床粉煤灰化學(xué)成分(wt % ) 實(shí)施例1(1)取流化床粉煤灰粉碎至200目，加水制成固含量為33wt%的漿料，使用中國 發(fā)明申請(qǐng)201010112520. 3號(hào)中公開的用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁選機(jī)在1. 2萬GS下磁選3 遍，粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 8wt%，用板筐壓濾機(jī)(河南豫洲壓濾機(jī)廠，型號(hào)BAS 320)壓濾后得到固含量為37. 5wt%的濾餅；(2)將濾餅放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為28wt%的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽酸 中HC 1和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4. 5 1，溶出溫度150°C，溶出壓力l.OMPa，溶出時(shí) 間2h，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)上述板筐壓濾機(jī)壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 5的酸浸液；(3)將酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 05MPa,濃縮溫度90°C，經(jīng)濃縮后的液 體在室溫下自然冷卻析出結(jié)晶氯化鋁，得到氯化鋁漿液，控制析出的晶體重量占氯化鋁液 體原重量的40%。(4)將氯化鋁漿液進(jìn)行真空過濾后，按每公斤結(jié)晶氯化鋁用150毫升的淋洗液進(jìn) 行淋洗，并迅速再次進(jìn)行真空過濾，在70°C干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 023wt%。實(shí)施例2除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調(diào)整為(1)取流化床粉煤灰粉碎至300目，加水制成固含量為35wt%的漿料，使用中國 發(fā)明申請(qǐng)201010112520. 3號(hào)中公開的用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁選機(jī)在1. 75萬GS下磁 選4遍，粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 5wt%，用板筐壓濾機(jī)(河南豫洲壓濾機(jī)廠，型號(hào) BAS320)壓濾后得到固含量為38wt%的濾餅；經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 020wt%。
實(shí)施例3除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調(diào)整為(1)取流化床粉煤灰粉碎至200目，加水制成固含量為30wt%的漿料，使用中國發(fā) 明申請(qǐng)201010112520. 3號(hào)中公開的用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁選機(jī)在2. 0萬GS下磁選2遍， 粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 7wt%，用板筐壓濾機(jī)(河南豫洲壓濾機(jī)廠，型號(hào)BAS320) 壓濾后得到固含量為35wt%的濾餅；經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 022wt%。 實(shí)施例4除步驟(2)外，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟(2)中的操作工藝條 件調(diào)整為(2)將濾餅放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為36wt%的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽酸 和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為5 1，溶出溫度200°C，溶出壓力2. IMPa，溶出時(shí)間2h，反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)上述板筐壓濾機(jī)壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 5的酸浸液；經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 021wt%。實(shí)施例5除步驟⑵與(3)夕卜，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟(2)與(3)中 的操作工藝條件分別調(diào)整為(2)將濾餅放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為22wt%的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽酸 和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為6 1，溶出溫度1101，溶出壓力0.21^￡1，溶出時(shí)間211，反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)上述板筐壓濾機(jī)壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 4的酸浸液；(3)將酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 03MPa,濃縮溫度75°C，經(jīng)濃縮后的液 體在室溫下自然冷卻析出結(jié)晶氯化鋁，得到結(jié)晶氯化鋁漿液，控制析出的晶體占氯化鋁液 體原重量的65%。經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 025wt%。實(shí)施例6除步驟(3)外，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟(3)中的操作工藝條 件調(diào)整為(3)將酸浸液送入搪瓷內(nèi)襯濃縮罐內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮時(shí)壓力_0.04MPa，濃縮 溫度70°C，經(jīng)濃縮后的液體在室溫下自然冷卻，得到粗制結(jié)晶氯化鋁漿液，控制析出的晶體 占氯化鋁液體原重量的50%。經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 024wt%。實(shí)施例7除步驟(4)夕卜，其他操作工藝條件均與實(shí)施例1相同。步驟⑷中的操作工藝條 件調(diào)整為(4)將氯化鋁漿液進(jìn)行真空過濾后，按每公斤結(jié)晶氯化鋁用300毫升的淋洗液進(jìn) 行淋洗，并迅速再次進(jìn)行真空過濾，在70°C干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 019wt%。對(duì)比實(shí)驗(yàn)例1
省略步驟(1)，其它操作工藝條件均與實(shí)施例1相同，即將粉煤灰不經(jīng)磁選直接酸 溶，制備結(jié)晶氯化鋁。經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 041wt%。對(duì)比實(shí)驗(yàn)例2
省略步驟(4)中的淋洗過程，其它操作工藝條件均與實(shí)施例1相同，即步驟(4)中 的操作工藝條件調(diào)整為(4)將氯化鋁漿液直接進(jìn)行真空過濾后，在70°C干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)經(jīng)測定，結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)的含量為0. 037wt%。
權(quán)利要求
一種以粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法，包括以下步驟(1)將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20-40wt％的漿料，經(jīng)磁選除鐵和固液分離后得到濾餅；(2)將步驟(1)所得濾餅中加入鹽酸進(jìn)行酸溶，再經(jīng)固液分離與洗滌后得到酸浸液；(3)對(duì)步驟(2)所得酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，濃縮后的液體經(jīng)冷卻析晶，得到結(jié)晶氯化鋁漿液；(4)對(duì)步驟(3)所得結(jié)晶氯化鋁漿液進(jìn)行固液分離，用淋洗液淋洗，再經(jīng)固液分離和干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)通過磁選機(jī)進(jìn)行磁選至 粉煤灰中的氧化鐵含量降低至1.0wt%以下，經(jīng)固液分離得到固含量為25-50wt%，優(yōu)選 30-45wt%& 濾餅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁選機(jī)為立環(huán)磁選機(jī)，包括轉(zhuǎn)環(huán)、感 應(yīng)介質(zhì)、上鐵軛、下鐵軛、勵(lì)磁線圈、進(jìn)料口、尾礦斗和沖水裝置，感應(yīng)介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵(lì) 磁線圈設(shè)置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對(duì)產(chǎn)生垂直方向磁場的磁 極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設(shè)置在轉(zhuǎn)環(huán)下方的環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)，其中，所述感應(yīng)介質(zhì)為多 層鋼板網(wǎng)，每層鋼板網(wǎng)由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進(jìn)料口連 接，所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉(zhuǎn)環(huán)上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述立環(huán)磁選機(jī)的磁選條件為場強(qiáng) 1. 0-2. 0 萬 GS，優(yōu)選 1. 5-1. 75 萬 GS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中加入濃度為 20-37wt %，優(yōu)選20-30wt %的鹽酸進(jìn)行酸溶，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 4:1-9: 1，優(yōu)選4.5 1-6 1、溶出溫度為100-200°C，優(yōu)選130-150°C、溶出壓力為 0. 1-2. 5MPa，優(yōu)選 0. 3-1. OMPa、溶出時(shí)間為 0. 5-4. 0h，優(yōu)選 1. 5-2. 5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中得到PH值為1-3的酸浸液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中濃縮壓力 為-0. 03—0. 07MPa，優(yōu)選-0. 04—0. 06MPa、濃縮溫度為 50_110°C，優(yōu)選 70-80"C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)在冷卻時(shí)，控制析出的晶體 重量占氯化鋁液體原重量的40%至65%之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中淋洗液的配制方法 為將低鐵結(jié)晶氯化鋁在室溫下溶解于水中，配制成飽和氯化鋁溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1_4、6或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中淋洗 液的用量為50-300毫升每公斤結(jié)晶氯化鋁，優(yōu)選100-200毫升每公斤結(jié)晶氯化鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以粉煤灰為原料制備低鐵結(jié)晶氯化鋁的方法，包括步驟(1)將粉煤灰粉碎后進(jìn)行濕法磁選除鐵；(2)將除鐵后的粉煤灰與鹽酸反應(yīng)得到酸浸液；(3)對(duì)酸浸液進(jìn)行減壓濃縮，經(jīng)冷卻、結(jié)晶，得到結(jié)晶氯化鋁漿液；(4)對(duì)結(jié)晶氯化鋁漿液進(jìn)行固液分離，用淋洗液淋洗，再經(jīng)固液分離和干燥后得到低鐵結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明方法具有原料來源廣泛、成本低、操作步驟簡單、生產(chǎn)過程易于控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，通過本發(fā)明方法所得到的結(jié)晶氯化鋁產(chǎn)品中鐵(Fe)含量不高于0.025wt％。
文檔編號(hào)C01F7/62GK101838003SQ20101016182
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者孫延彬, 徐少南, 李文清, 楊殿范, 池君洲, 郭昭華 申請(qǐng)人:中國神華能源股份有限公司;神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司