專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)固體廢棄物處理利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，尤其涉及一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是燃煤電廠(chǎng)排出的固體廢棄物。2008年我國(guó)粉煤灰年排放量高達(dá)3億噸， 我國(guó)粉煤灰的總堆存量有50幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，構(gòu)成了對(duì)生態(tài)和環(huán)境的雙重破壞。因此開(kāi)展粉煤灰的綜合利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。同樣，我國(guó)是一個(gè)鋁土礦資源不富有的國(guó)家，按目前氧化鋁產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度和鋁土礦開(kāi)采速度，即使考慮到遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，我國(guó)的鋁土礦的使用年限也很難達(dá)到30年。所以，解決這種資源危機(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為159Γ40%，最高可達(dá)58%。所以，開(kāi)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(jié)法和堿石灰燒結(jié)法，此兩者通稱(chēng)為堿法。2004年12月內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳召開(kāi)了蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司研究開(kāi)發(fā)的“粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”項(xiàng)目科技成果鑒定會(huì)，采用的就是改進(jìn)的堿石灰燒結(jié)法。但堿法提取粉煤灰中氧化鋁也存在一些問(wèn)題，主要是①燒結(jié)法產(chǎn)生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產(chǎn)1噸的氧化鋁要產(chǎn)生數(shù)倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應(yīng)的銷(xiāo)售半徑，如果當(dāng)?shù)貨](méi)有大型的水泥工業(yè)支持將會(huì)造成二次污染；②燒結(jié)法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價(jià)值低。③燒結(jié)法處理粉煤灰設(shè)備投資大，能耗高，成本高。由于粉煤灰的鋁硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法處理粉煤灰原則上更合理。酸或酸性化合物與粉煤灰中的氧化鋁反應(yīng)生成的鋁鹽，鋁鹽溶解后進(jìn)入溶液，硅不與酸或酸性化合物反應(yīng)，完全留在固相渣中。酸法處理粉煤灰可以克服燒結(jié)法的不足，不會(huì)產(chǎn)生多于原料粉煤灰的固體廢物，而且提取氧化鋁后，二氧化硅會(huì)富集，渣中其含量能達(dá)到 80^90% (按氧化鋁提取率85%計(jì))，這樣更有利于其利用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，目的是不添加任何助劑，提高粉煤灰中氧化鋁提取率。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供了一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，它包括下述步驟
生料磨制將粉煤灰與硫酸銨混合，磨制成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4. 5 8 :1 ；
熟料燒成將生料加熱至23(T600°C，燒成時(shí)間控制在0. 5飛h，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料溶出燒成的熟料用熱水溶出，溶出時(shí)間0.廣2h，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液， 硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?br> 氨氣回收熟料燒成過(guò)程產(chǎn)生的氨氣采用水或洗液回收，或通過(guò)除塵后用壓縮機(jī)送至分解工序；
高硅渣分離洗滌溶出后的漿液進(jìn)行固液分離和洗滌，溶液為硫酸鋁銨溶液，洗后渣為高硅渣；
硫酸鋁銨溶液分解向硫酸鋁銨溶液加入通過(guò)熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到含有雜質(zhì)的粗氫氧化鋁和硫酸銨溶液；
粗氫氧化鋁分離洗滌硫酸鋁銨分解后的漿液進(jìn)行固液分離和粗氫氧化鋁洗滌，液體為硫酸銨溶液，固體為粗氫氧化鋁；
低溫拜耳法處理粗氫氧化鋁用循環(huán)堿溶液進(jìn)行低溫拜耳法處理，除去其中鐵、鈣等雜質(zhì)，得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣；
硫酸銨溶液蒸發(fā)氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。所述的生料磨制是采用濕磨或干磨中的一種。所述的熟料溶出采用磨機(jī)溶出或攪拌溶出中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌或采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)平流洗滌中的一種。所述的硫酸鋁銨分解采用通入氨氣分解或加入氨水分解中的一種。所述的氫氧化鋁分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。所述的硫酸銨溶液分解得到的硫酸銨溶液蒸發(fā)采用多效管式降膜蒸發(fā)器組、多效板式降膜蒸發(fā)器組或多效管板結(jié)合式降膜蒸發(fā)器組中的一種。所述的采用拜耳法處理粗氫氧化鋁為生產(chǎn)氧化鋁的全拜耳法工藝流程，包括原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌和氫氧化鋁焙燒工序。所述的高硅渣的主要成分為二氧化硅，用于制備白炭黑、硅膠或其它高硅產(chǎn)品。高鐵渣作為煉鐵原料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明不添加任何助劑，可有效提取粉煤灰中氧化鋁，氧化鋁的提取率可達(dá)到90%以上。本發(fā)明工藝流程中實(shí)現(xiàn)了硫酸銨循環(huán)，通過(guò)循環(huán)可以一批批的提取粉煤灰中氧化鋁，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有廢氣、廢液的排出，粉煤灰提取氧化鋁后的高硅渣主要成分是二氧化硅，易于利用，高鐵渣可作為煉鐵原料供給煉鐵行業(yè)。本發(fā)明反應(yīng)體系為弱酸體系，設(shè)備容易解決，利于產(chǎn)業(yè)化。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原料粉煤灰組成為:A1203 :41%, SiO2 48%, Fe2O3 :3. 3%、CaO 3. 3%、TiO2 1. 3%、MgO ο.m。原料粉煤灰的成分也可以采用其它組成成分，這不能用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。取IOOOg上述組成的粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為5 1 ；將生料加熱至450°C，保溫lh，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；燒成的熟料在熱水中用濕磨溶出0.證，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降槽分離和三級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中通入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨溶液返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例2
取IOOOg實(shí)施例1中的原料粉煤灰，將原料粉煤灰與硫酸銨晶體混合干磨得到生料， 其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為6 1 ；將生料加熱至600°C，保溫證，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料在熱水中用濕磨溶出lh，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙蝗艹龊鬂{液經(jīng)沉降槽分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中通入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨溶液返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例3
取IOOOg實(shí)施例1中的原料粉煤灰，將原料將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料， 其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為7 1 ；將生料加熱至230°C，保溫池，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料在熱水中用濕磨溶出2h，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離和一級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨水，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)沉降槽分離和洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨溶液返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例4
取IOOOg實(shí)施例1中的原料粉煤灰，將原料將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為8 :1 ；將生料加熱至550°C，保溫0. 5h，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料在熱水中用攪拌溶出1.5h，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降槽分離和三級(jí)平流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨水，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨晶體返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例5
取IOOOg實(shí)施例1中的原料粉煤灰，將原料將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4. 5 1 ；將生料加熱至400°C，保溫1.證，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料在熱水中用攪拌溶出0. lh，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降槽分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨水，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨晶體返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例6
取IOOOg實(shí)施例1中的原料粉煤灰，將原料將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4. 5 1 ；將生料加熱至400°C，保溫1. 5h，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料在熱水中用攪拌溶出0. lh，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降槽分離和一級(jí)平流洗滌，液體為硫酸鋁銨溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁銨溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨水，使溶液分解出粗氫氧化鋁固體，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過(guò)濾機(jī)分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)后得到硫酸銨晶體返回生料磨制，循環(huán)使用；粗氫氧化鋁經(jīng)過(guò)低溫拜耳法處理得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣。實(shí)施例中采用拜耳法處理粗氫氧化鋁為生產(chǎn)氧化鋁的全拜耳法工藝流程，包括原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌和氫氧化鋁焙燒等工序；制得的高硅渣的主要成分為二氧化硅，用于制備白炭黑、硅膠或其它高硅產(chǎn)品； 高鐵渣可作為煉鐵原料。
權(quán)利要求
1.一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟生料磨制將粉煤灰與硫酸銨混合，磨制成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4. 5 8 1 ；熟料燒成將生料加熱至23(T600°C，燒成時(shí)間控制在0. 5、h，制成含硫酸鋁銨的熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入硫酸鋁銨溶液中；熟料溶出燒成的熟料用熱水溶出，溶出時(shí)間0.廣2h，鋁以硫酸鋁銨的形式進(jìn)入溶液， 硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；氨氣回收熟料燒成過(guò)程產(chǎn)生的氨氣采用水或洗液回收，或通過(guò)除塵后用壓縮機(jī)送至分解工序；高硅渣分離洗滌溶出后的漿液進(jìn)行固液分離和洗滌，溶液為硫酸鋁銨溶液，洗后渣為高硅渣；硫酸鋁銨溶液分解向硫酸鋁銨溶液加入通過(guò)熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到含有雜質(zhì)的粗氫氧化鋁和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁分離洗滌硫酸鋁銨分解后的漿液進(jìn)行固液分離和粗氫氧化鋁洗滌，液體為硫酸銨溶液，固體為粗氫氧化鋁；低溫拜耳法處理粗氫氧化鋁用循環(huán)堿溶液進(jìn)行低溫拜耳法處理，除去其中鐵、鈣等雜質(zhì)，得到冶金級(jí)氧化鋁和高鐵渣；硫酸銨溶液蒸發(fā)氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的生料磨制是采用濕磨或干磨中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用濕磨溶出或攪拌溶出中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌或采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)平流洗滌中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的硫酸鋁銨分解采用通入氨氣分解或加入氨水分解中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的氫氧化鋁分離洗滌采用過(guò)濾機(jī)分離或沉降槽分離中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的采用拜耳法處理粗氫氧化鋁為生產(chǎn)氧化鋁的全拜耳法工藝流程，包括原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌和氫氧化鋁焙燒等工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣的主要成分為二氧化硅，用于制備白炭黑、硅膠或其它高硅產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述的高鐵渣作為煉鐵原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)氧化鋁的方法，尤其涉及一種氨法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法。它包括下述步驟生料磨制、熟料燒成、熟料溶出、氨氣回收、高硅渣分離洗滌、硫酸鋁銨溶液分解、粗氫氧化鋁分離洗滌、硫酸銨溶液蒸發(fā)和拜耳法處理。產(chǎn)品為冶金級(jí)氧化鋁、高硅渣和高鐵渣，高硅渣可用作為生產(chǎn)白炭黑、硅膠及高硅產(chǎn)品的原料，高鐵渣可作為煉鐵原料。本發(fā)明不添加任何助劑，可有效提取粉煤灰中氧化鋁，氧化鋁的提取率可達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)粉煤灰綜合利用。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102358623SQ201110286119
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者劉瑛瑛, 廖新勤, 李來(lái)時(shí) 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司