專利名稱：一種粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過程中酸的循環(huán)利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過程中酸循環(huán)利用的方法。
背景技術(shù)：
我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭作為電力生產(chǎn)基本燃料。近年來能源工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展， 帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，給我國國民經(jīng)濟建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。由于 粉煤灰中含有氧化鋁等有用礦物資源，因此對粉煤灰粉進行綜合利用、變廢為寶已成為廣 泛的研究熱點內(nèi)容。粉煤灰提取氧化鋁的方法中，酸法或酸堿聯(lián)合法因其提取氧化鋁溶出 率高及工藝簡單的特點，正日漸被廣泛采用。其中對工藝流程產(chǎn)生的鹽酸進行可循環(huán)利用 研究有很高的應用價值，能夠促進經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展，實現(xiàn)資源的高效利用。酸法或酸堿聯(lián)合法從粉煤灰中制備氧化鋁工藝中不可避免會有鹽酸的回收問題 存在。CN1792802A公開了“一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法”，該方法將焙燒后的粉煤 灰與硫酸反應，過濾、濃縮生成結(jié)晶硫酸鋁，再將結(jié)晶硫酸鋁高溫煅燒分解生成氧化鋁和三 氧化硫氣體。CN101234774A公開了“一種由煤系高嶺巖或煤矸石制備氧化鋁的方法”，該方法將 煤系高嶺巖或煤矸石經(jīng)破碎、粉磨后煅燒活化，然后與鹽酸反應生成氯化鋁溶液，再通過鹽 析法將結(jié)晶氯化鋁沉淀出并分離，結(jié)晶氯化鋁煅燒分解生成氧化鋁和氯化氫氣體。CN1065255A公開了一種“鹽酸聯(lián)堿法生產(chǎn)氧化鋁工藝”，工藝中以鹽酸為溶出介 質(zhì)，礦石細碎成粉后，經(jīng)高溫焙燒，在高壓搪瓷反應釜中加鹽與氯化氫反應，生成堿式鋁鹽， 經(jīng)分離脫硅。將堿式鋁鹽蒸發(fā)濃縮、焙燒分解制得Y狀氧化鋁和氯化氫氣體。以上專利都 沒有對酸回收方面展開進一步的實驗研究，只是簡單的介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)流化床粉煤灰酸法生產(chǎn)冶金級氧化鋁過程中酸循 環(huán)利用的方法。本發(fā)明的方法包括以下步驟1、粉煤灰磁選除鐵流化床粉煤灰視其粒度，經(jīng)粉碎達到100目以下，加水配成固 含量為20 40wt%、優(yōu)選范圍為30 35wt%的漿料，在立環(huán)式磁選機上進行磁選，磁選場 強1. 0 2. 0萬GS、優(yōu)選范圍為1. 5 1. 75萬GS，根據(jù)粉煤灰中鐵含量的不同，此過程可 以重復進行，直至灰中的氧化鐵含量降低至1.0wt%以下(以三氧化二鐵計)。磁選后的漿 料經(jīng)固液分離后得到固含量為25 50wt%、優(yōu)選范圍為30 45襯％的濾餅。2、酸溶將磁選后的濾餅置于耐酸反應釜中進行鹽酸酸溶，鹽酸濃度為20 30wt%，鹽酸中HC1和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1 9 1、優(yōu)選范圍為4. 5 1 6 1，溶出溫度為100°C 200°C、優(yōu)選范圍為130°C 150°C，溶出壓力0. 1 2. 5MPa、優(yōu) 選范圍為0. 3 1. OMPa，溶出時間為0. 5h 4h、優(yōu)選范圍為1. 5h 2. 5h ；酸溶后經(jīng)固液 分離得到氯化鋁溶液。
3、樹脂吸附將氯化鋁溶液通入裝有大孔型陽離子樹脂的樹脂柱中，利用樹脂對 鐵的吸附能力進行除鐵，得到氯化鋁精制液。吸附時處理溫度為室溫 90°C、優(yōu)選范圍為 60°C 80°C，氯化鋁溶液流速為1 4倍樹脂體積/小時、優(yōu)選范圍為2 3倍樹脂體積 /小時。樹脂柱可采用單柱或雙柱串連的方式。樹脂優(yōu)選為D001、732、742、7020H、7120H、 JK008或SPC-1樹脂等。4、濃縮結(jié)晶將氯化鋁精制液在壓力為-0. 03 -0. 07MPa、優(yōu)選范圍 為-0. 04 -0. 06MPa，溫度為50 110°C、優(yōu)選范圍為70 80°C的條件下濃縮結(jié)晶，得到 結(jié)晶氯化鋁晶體，濃縮時控制得到的晶體重量占原氯化鋁精制液重量的40 65%。5、煅燒結(jié)晶氯化鋁在帶有氣體回收裝置的高溫爐中煅燒制備氧化鋁將結(jié)晶氯 化鋁在900 1200°C、優(yōu)選范圍為950 1100°C煅燒1 4小時，或先將結(jié)晶氯化鋁在 300 500°C加熱分解1 2小時，然后升溫至900 1200°C煅燒1 3小時，熱分解后得 到氧化鋁產(chǎn)品并產(chǎn)生氯化氫氣體。6、將氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到100°C以下，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔中 水流噴射速度為100 120L/min，進行酸氣初步回收。7、將吸收塔中未完全吸收的酸氣導入真空循環(huán)儲酸罐中，控制其真空度 為-0. 05 -0. 07KPa進行鹽酸的二次回收。8、將吸收塔及儲酸罐中吸收酸放出，按比例加入水或濃度為37wt%的濃鹽酸，調(diào) 節(jié)其濃度為20 30wt%，返回第2步的酸溶步驟。作為優(yōu)選實施方式，本發(fā)明方法使用的立環(huán)式磁選機為中國專利申請?zhí)枮?201010112520. 3中所公開的立環(huán)式磁選機，立環(huán)式磁選機的構(gòu)造包括轉(zhuǎn)環(huán)、感應介質(zhì)、上 鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置。其中，感應介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵磁線 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。本發(fā)明的有益之處在于，工藝簡單，生產(chǎn)過程易于控制、生產(chǎn)成本低，吸收的氯化 氫產(chǎn)物可循環(huán)利用。通過本發(fā)明的方法，氯化氫的循環(huán)利用率可達到99. 5%以上。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明使用的立環(huán)式磁選機結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式原料采用某熱電廠產(chǎn)出循環(huán)流化床粉煤灰，其化學成分如表1所示。表1 循環(huán)流化床粉煤灰化學成分(wt% ) 本發(fā)明所使用的立環(huán)式磁選機的構(gòu)造包括轉(zhuǎn)環(huán)101、感應介質(zhì)102、上鐵軛103、 下鐵軛104、勵磁線圈105、進料口 106、尾礦斗107和沖水裝置108。其中，感應介質(zhì)102安 裝在轉(zhuǎn)環(huán)101中，勵磁線圈105設(shè)置在上鐵軛103和下鐵軛104周圍，以使上鐵軛103和下 鐵軛104成為一對產(chǎn)生垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛103和下鐵軛104分別設(shè)置在轉(zhuǎn) 環(huán)101下方的環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)，其中，所述感應介質(zhì)102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103與進料口 106連接，所述下鐵軛104與 用于出料的尾礦斗107連接，所述沖水裝置108位于轉(zhuǎn)環(huán)101上方。實施例1取流化床粉煤灰經(jīng)粉碎達到150目，加水制成固含為30wt%的漿料，在立環(huán)式磁 選機上磁選，磁選場強1. 5萬Gs，磁選三次，直至粉煤灰中氧化鐵含量為0. 8wt%。用板筐 壓濾機壓濾后得到固含為34. 5襯％的濾餅。將濾餅放入耐酸反應釜，加入22襯％的鹽酸進 行酸溶，鹽酸中HC1與灰中氧化鋁的摩爾比為5 1，反應溫度150°C，反應時間2小時，反 應壓力為l.OMPa。將酸溶得到的氯化鋁溶液通入樹脂柱中進行除鐵，樹脂柱以單柱方式， 采用的樹脂為D001 (安徽皖東化工廠)，處理溫度為60°C，氯化鋁溶液流速為3倍樹脂體積 /小時。將生成的氯化鋁精制液送入濃縮罐內(nèi)進行蒸發(fā)濃縮，濃縮壓力-0. 05MPa，濃縮溫 度80°C，控制晶體的重量占原氯化鋁精制液重量的50%，得到結(jié)晶氯化鋁。結(jié)晶氯化鋁在 400°C分解為氧化鋁，分解時間2小時，然后轉(zhuǎn)入高溫爐，在110(TC下煅燒2小時得到氧化鋁產(chǎn)品 o煅燒生成的氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到98°C，進入酸吸收塔中?？刂扑嵛账?中水流噴射速度為lOOL/min，進行酸氣初步回收。將吸收塔中未完全吸收的酸氣導入真空 循環(huán)儲酸罐中，控制其真空度為-0. 05KPa進行鹽酸的二次回收。對酸吸收液體進行稱重和 化學分析，得到鹽酸濃度為23. 5wt%，氯化氫的回收率為99. 65%。最后將吸收塔及儲酸罐 中吸收酸放出，加水調(diào)節(jié)其濃度為22wt %，返回酸溶步驟。實施例2以循環(huán)流化床灰制備冶金級氧化鋁的主要工藝條件同實施例1。其中酸溶步驟加 入鹽酸濃度為26. 5wt%。煅燒生成的氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到90°C，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔 中水流噴射速度為120L/min進行酸氣初步回收。將吸收塔中未完全吸收的酸氣導入真空 循環(huán)儲酸罐中，控制其真空度為-0. 07KPa進行鹽酸的二次回收。對酸吸收液體進行稱重和 化學分析，得到鹽酸濃度為26. 9wt%，氯化氫的回收率為99. 75%。最后，將吸收塔及儲酸 罐中吸收酸放出，加水調(diào)節(jié)其濃度為26. 5wt%，返回酸溶步驟。實施例3以循環(huán)流化床灰制備氧化鋁的主要工藝條件同實施例1，其中酸溶步驟加入鹽酸 濃度為30wt%。煅燒生成的氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到94°C，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔 中水流噴射速度為llOL/min進行酸氣初步回收。將吸收塔中未完全吸收的酸氣導入真空 循環(huán)儲酸罐中，控制其真空度為-0. 06KPa進行鹽酸的二次回收。對酸吸收液體進行稱重和 化學分析，得到鹽酸濃度為25. 4wt%，氯化氫的回收率為99. 69%。最后，將吸收塔及儲酸 罐中吸收酸放出，加入濃度為37wt%的鹽酸調(diào)節(jié)其濃度為30wt%，返回酸溶步驟。
權(quán)利要求
一種粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過程中酸循環(huán)利用的方法，包括1)、粉煤灰磁選除鐵粉煤灰經(jīng)粉碎達到100目以下，加水配成固含量為20～40wt％、優(yōu)選為30～35wt％的漿料，在立環(huán)式磁選機上進行磁選，磁選場強1.0～2.0萬GS；磁選后的漿料經(jīng)固液分離后得到固含量為25～50wt％、優(yōu)選為30～45wt％的濾餅；2)、酸溶將磁選后的濾餅置于耐酸反應釜中進行鹽酸酸溶，鹽酸濃度為20～30wt％，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4∶1～9∶1，溶出溫度為100℃～200℃、優(yōu)選為130℃～150℃，溶出壓力0.1～2.5MPa、優(yōu)選為0.3～1.0MPa，溶出時間為0.5h～4h、優(yōu)選為1.5h～2.5h；酸溶后經(jīng)固液分離得到氯化鋁溶液；3)、樹脂吸附將氯化鋁溶液通入裝有大孔型陽離子樹脂的樹脂柱中除鐵，得到氯化鋁精制液，處理溫度為室溫～90℃、優(yōu)選為60℃～80℃，氯化鋁溶液流速為1～4倍樹脂體積/小時、優(yōu)選為2～3倍樹脂體積/小時；4)、濃縮結(jié)晶將氯化鋁精制液在壓力為-0.03～-0.07MPa、優(yōu)選為-0.04～-0.06MPa，溫度為50～110℃、優(yōu)選為70～80℃的條件下濃縮結(jié)晶，得到結(jié)晶氯化鋁晶體；5)、煅燒將結(jié)晶氯化鋁在900～1200℃下煅燒1～4小時，得到氧化鋁產(chǎn)品并產(chǎn)生氯化氫氣體；6)、將氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到100℃以下，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔中水流噴射速度為100～120L/min，進行酸氣初步回收；7)、將吸收塔中未吸收的酸氣導入真空循環(huán)儲酸罐中，控制其真空度為-0.05～-0.07KPa，進行鹽酸的二次回收；8)、將吸收塔及儲酸罐中吸收酸放出，按比例加入水或濃度為37wt％的濃鹽酸，調(diào)節(jié)其濃度為20～30wt％，返回第2)步驟酸溶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中所述磁選場強為1.5 1. 75萬GS0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，粉煤灰磁選除鐵步驟后，粉煤灰中以 三氧化二鐵計的氧化鐵的含量低于1. 0wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，粉煤灰磁選除鐵步驟中所使用的立環(huán) 式磁選機，其構(gòu)造包括轉(zhuǎn)環(huán)、感應介質(zhì)、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水 裝置；其中，感應介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵磁線圈設(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁 的摩爾比為4. 5 1 6 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂柱采用單柱或雙柱串聯(lián)方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂是D001、732、742、7020H、7120H、 JK008 或 SPC-I 樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)的煅燒溫度為950 1100°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)為將結(jié)晶氯化鋁在300 500°C 加熱分解1 2小時，然后升溫至900 1200°C煅燒1 3小時，得到氧化鋁產(chǎn)品并產(chǎn)生氯化氫氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，濃縮結(jié)晶后晶體重量為原氯化鋁精制液 重量的40 65%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁過程中酸循環(huán)利用的方法，所述方法包括步驟粉煤灰磁選除鐵、酸溶、樹脂吸附除鐵、濃縮結(jié)晶、煅燒、冷卻和初步回收氯化氫氣體、二次回收氯化氫氣體、調(diào)節(jié)回收的鹽酸濃度、所得鹽酸應用于酸溶步驟。本發(fā)明的有益之處在于，工藝簡單，生產(chǎn)過程易于控制、生產(chǎn)成本低，吸收的氯化氫產(chǎn)物可循環(huán)利用。
文檔編號C01B7/01GK101863498SQ20101016186
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者于德勝, 池君洲, 王永旺, 蔣引珊, 郭昭華, 魏存弟 申請人:中國神華能源股份有限公司;神華準格爾能源有限責任公司