一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，利用二乙基二硫代氨基甲酸鐵在堿性環(huán)境條件不沉淀的特點(diǎn)，加入氨水、氨氣或氫氧化鈉將體系pH值調(diào)整在堿性，將鐵以氫氧化鐵的形式沉淀析出，反應(yīng)液經(jīng)過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液，將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，到得鋁鹽晶體并收集濾液備用，焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的酸法制備氧化鋁工藝復(fù)雜、雜質(zhì)鐵難以分離的技術(shù)問題，其除鐵效果顯著，工藝簡單，易于操作，且沉淀劑可處理回用，工藝成本低。
【專利說明】一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火力發(fā)電在我國的發(fā)電結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位，而燃煤火力發(fā)電在火力發(fā)電中占有絕對的比例，粉煤灰是燃煤電廠排棄的固體廢棄物。
[0003]近年來，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的排放量急劇增長，據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會2009年I月的報(bào)告，2008年我國的產(chǎn)煤總量為27.16億噸，其中大部分用于發(fā)電，我國粉煤灰的年排放量已超過2億噸，累計(jì)堆存量超過25億噸，占用了大量耕地、大范圍地污染了環(huán)境。因此，開展粉煤灰的綜合利用研究，實(shí)現(xiàn)其資源化，不僅是關(guān)系到我國電力工業(yè)及相關(guān)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的亟待解決的重大問題，而且對保護(hù)土地資源、減少和消除環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。
[0004]粉煤灰中含有的主要成份有:Al203、Si02、Fe203、Fe0、Ti02、Ca0、K20、Mg0等，其中氧化鋁的含量一般可達(dá)到20%-40%，最高可達(dá)50%以上，可代替鋁土礦成為一種很好的氧化鋁資源。由于粉煤灰是在爐膛中高溫燃燒的產(chǎn)物，所以大部份粉煤灰是以玻璃體形式存在，其結(jié)構(gòu)聚合度大，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定。
[0005]目前國內(nèi)外由粉煤灰制備氧化鋁的方法，主要為酸法、堿法。
[0006]酸法(硫酸直接浸取法、氟銨助溶法、硫酸鋁銨等)生產(chǎn)氧化鋁時(shí)是用硫酸、鹽酸等無機(jī)酸或者如硫酸銨等強(qiáng)酸弱堿鹽處理含鋁原料而得到的相應(yīng)鋁鹽的酸性水溶液，然后生產(chǎn)氧化鋁。其缺點(diǎn)是需要昂貴的耐酸設(shè)備，酸的回收比較復(fù)雜以及從鋁鹽溶液中除鐵也比較困難。
[0007]堿法(石灰石燒結(jié)自粉化法、堿石灰燒結(jié)法、碳酸鈉焙燒法等)系利用堿從粉煤灰中提取氧化鋁，由于硅隨鋁一起溶解于堿溶液，需想法脫硅。粉煤灰采用堿法提取氧化鋁時(shí)堿溶出鋁時(shí)，鎂、鈣、鐵等雜質(zhì)離子基本不溶出，但是整個(gè)工藝鏈較長，設(shè)備投資大，能耗高，渣量大；采用酸法提取氧化鋁時(shí)，鋁、鐵混溶于溶出液中，雜質(zhì)鐵難以分離，嚴(yán)重影響氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量。目前酸法粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁無成功的除鐵除雜工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有的酸法制備氧化鋁工藝復(fù)雜、雜質(zhì)鐵難以分離的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，采用二乙基二硫代氨基甲酸鈉或二乙基二硫代氨基甲酸銨做為沉淀劑除去粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁過程中鋁鹽的酸性水溶液中鐵離子的新工藝方法，其除鐵效果顯著，工藝簡單，易于操作，且沉淀劑可處理回用，工藝成本低。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0010]一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:[0011]I】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉按Fe3+: Na+摩爾質(zhì)量比為I: I-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液；所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物；
[0012]2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，得到鋁鹽晶體并收集濾液備用；
[0013]3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
[0014]還包括步驟4】:
[0015]將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液中，并通過加入氫氧化鈉，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉的濾液供步驟I】使用。
[0016]上述步驟4】調(diào)整的 PH值為9-13。
[0017]上述步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: Na+摩爾質(zhì)量比為1: 2-4。
[0018]另一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0019]I】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨按Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為I: I-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液；所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物；
[0020]2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，到得鋁鹽晶體并收集濾液備用；
[0021 ] 3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
[0022]還包括步驟4】:
[0023]將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液中，并通過加入氨水，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨的濾液供步驟I】使用。
[0024]上述步驟4】調(diào)整的PH值為9-13。
[0025]上述步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為1: 2-4。
[0026]本發(fā)明的所具有優(yōu)點(diǎn)是:
[0027]1、本發(fā)明用二乙基二硫代氨基甲酸鈉或二乙基二硫代氨基甲酸銨作為沉淀劑在酸法處理粉煤灰的過程中沉淀除鐵等雜質(zhì)離子，解決了酸法工藝處理粉煤灰中鐵雜質(zhì)去除困難的問題，其沉淀速度快、成渣顆粒大易去除，除鐵效果顯著，工藝簡單，易于操作。
[0028]2、本發(fā)明通過反應(yīng)將使用過的沉淀劑回收利用，變廢為寶，除雜成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明酸法處理粉煤灰工藝中除雜的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]一種采用酸法由粉煤灰制備的氧化鋁的除雜方法，包括以下步驟:1】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉按Fe3+: Na+摩爾質(zhì)量比為1:1-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液，所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物；2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，到得鋁鹽晶體并收集濾液備用；3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
[0031]還包括步驟4】:將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液或水中，并通過加入氫氧化鈉，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集濾液供步驟I】使用，此時(shí)濾液中含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉。
[0032]所述步驟4】調(diào)整的PH值為9-13。
[0033]步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: Na+摩爾比為1: 2-4。
[0034]一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，包括以下步驟:
[0035]I】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨按Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為I: I-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液；所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物；
[0036]2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，到得鋁鹽晶體并收集濾液備用；
[0037]3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
[0038]還包括步驟4】將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液或水中，并通過加入氨水等，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨的濾液供步驟I】使用。`
[0039]所述步驟4】調(diào)整的PH值為9-13。
[0040]步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為1: 2-4。
[0041]本發(fā)明原理:
[0042]本發(fā)明采用的沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉生產(chǎn)工藝成熟，但沒有應(yīng)用到酸法處理粉煤灰工藝系統(tǒng)中，本發(fā)明屬于首次應(yīng)用。其與鐵反應(yīng)方程式如下:
[0043]3 (C2H5) 2NCSSNa.3H20+Fe3+ — C15H30FeN3S6+3Na++9H20
[0044]3 (C2H5) 2NCSSNH4.3H20+Fe3+ — C15H30FeN3S6+3NH4++9H20
[0045]本發(fā)明利用二乙基二硫代氨基甲酸鐵在堿性環(huán)境條件不沉淀的特點(diǎn)，加入氨水、氨氣或氫氧化鈉將體系PH值調(diào)整在堿性，將鐵以氫氧化鐵的形式沉淀析出。其反應(yīng)方程式如下:
[0046]Fe3++30r=Fe (OH) 3
[0047]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于下列實(shí)施列，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。
[0048]實(shí)施例1
[0049]I)在常溫下，將沉淀劑(二乙基二硫代氨基甲酸鈉)按Fe3+: Na+摩爾比為1: 2在攪拌下加入到酸法粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁過程中鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀(二乙基二硫代氨基甲酸鐵)，過濾分離得到除鐵后鋁鹽溶液。
[0050]2)將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離得到鋁鹽晶體。
[0051]3)焙燒結(jié)晶鋁鹽生產(chǎn)氧化鋁。[0052]4)將步驟I)中所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2)中鋁鹽結(jié)晶析出后的溶液中并加入氫氧化鈉，調(diào)整PH值為10，生成紅色沉淀(氫氧化鐵)，過濾分離，得到含有二乙基二硫代氨基甲酸鈉濾液，供步驟I)做為沉淀劑用。
[0053]實(shí)施例2
[0054]I)在常溫下，將沉淀劑(二乙基二硫代氨基甲酸銨)按Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為I: 4在攪拌下加入到酸法粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁過程中鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀(二乙基二硫代氨基甲酸鐵)，過濾分離得到除鐵后鋁鹽溶液。
[0055]2)將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離得到鋁鹽晶體。
[0056]3)焙燒結(jié)晶鋁鹽生產(chǎn)氧化鋁。
[0057]4)將步驟I)中所得黑色沉淀(二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2)鋁鹽結(jié)晶析出后的溶液中并加入氨水(或氨氣)，調(diào)整PH值為13，生成紅色沉淀(氫氧化鐵)，過濾分離，得到含有二乙基二硫代氨基甲 酸銨濾液，供步驟I)做為沉淀劑用。
【權(quán)利要求】
1.一種采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:包括以下步驟: I】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉按Fe3+: Na+摩爾質(zhì)量比為1:1-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液；所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物； 2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，得到鋁鹽晶體并收集濾液備用； 3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:還包括步驟4】: 將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液中，并通過加入氫氧化鈉，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉的濾液供步驟I】使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:所述步驟4】調(diào)整的PH值為9-13。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: Na+摩爾質(zhì)量比為1: 2-4。
5.一種采用酸 法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:包括以下步驟: I】在攪拌下將沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨按Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為1:1-6加入到鋁鹽的酸性水溶液中，反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵，經(jīng)過過濾分離收集濾液得到除鐵后鋁鹽溶液；所述鋁鹽的酸性水溶液為采用酸法由粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁得到的中間產(chǎn)物； 2】將除鐵后的鋁鹽溶液結(jié)晶析出，過濾分離，到得鋁鹽晶體并收集濾液備用； 3】焙燒鋁鹽晶體得到除雜后的氧化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:還包括步驟4】: 將步驟I】所得黑色沉淀二乙基二硫代氨基甲酸鐵加入到步驟2】的收集的濾液中，并通過加入氨水，調(diào)整PH值為9-14，生成紅色沉淀，過濾分離，得到氫氧化鐵沉淀，回收存儲它用，并收集含有再生沉淀劑二乙基二硫代氨基甲酸銨的濾液供步驟I】使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:所述步驟4】調(diào)整的PH值為9-13。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的采用酸法由粉煤灰制備氧化鋁過程中的除雜方法，其特征在于:步驟I】中加入沉淀劑的量為按照Fe3+: NH4+摩爾質(zhì)量比為1: 2-4。
【文檔編號】C01F7/30GK103449487SQ201210171285
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】楊超, 梁興國, 蘭海平, 吳金, 李寧, 郭新峰, 黃興, 曾偉, 高旋, 張建寧, 張文, 鄭攀峰 申請人:西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所