專利名稱：一種粉煤灰提取氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉煤灰綜合利用領(lǐng)域，特別涉及一種用粉煤灰做原料生產(chǎn)氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
中國火力發(fā)電每年產(chǎn)生大量的粉煤灰，其中的一小部分用于建筑和水泥行業(yè)，剰余的粉煤灰需要用灰場堆積，占用大量的土地，并且污染環(huán)境。粉煤灰的組成上含Al20320% 50%，Si0220% 60%，其余還有少量Fe2O3, MgO, Na2O, K2O等化合物。與此同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，毎年進(jìn)ロ大量的鋁土礦以彌補(bǔ)國內(nèi)鋁土礦的不足。因此，研究從粉煤灰中提取氧化鋁，對(duì)國家氧化鋁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和提高粉煤灰的綜合利用價(jià)值都有重要意義。目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的方法主要有四種，堿溶法、酸溶法、酸堿聯(lián)合法和硫酸銨法。其中堿溶法不適合高含硅粉煤灰，另堿溶法、酸溶法和酸堿聯(lián)合法都需要酸堿，一方面増加了后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)，另ー方面容易污染環(huán)境。硫酸銨法采用硫酸銨與粉煤灰焙燒活化粉煤灰中的氧化鋁，然后溶出硫酸鋁銨和硫酸鋁，滴加堿溶液生成Al (OH) 3沉淀，最后焙燒Al (OH) 3得Al2O315現(xiàn)有硫酸銨法的缺點(diǎn)為焙燒時(shí)間長、硫酸鋁銨重結(jié)晶能耗大、溶出過程需要加酸等。在專利[CN201110208699.7]公開了ー種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，但該方法采用硫酸銨與粉煤灰混合后直接焙燒エ藝，由于硫酸銨的固有熱性質(zhì)，在260°C至450°C之間會(huì)發(fā)生熔融現(xiàn)象，由此帶來硫酸銨與粉煤灰混合物對(duì)反應(yīng)器壁的粘附、粘結(jié)，從而在反應(yīng)器內(nèi)形成梯度較大的溫度場，不在器壁上的混合物料升溫困難，結(jié)果為氧化鋁提取率降低或反應(yīng)時(shí)間延長,影響生產(chǎn)效率。`在專利[CN201210060558.X]公開了ー種基于硫酸銨活化工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，該方法采取粉煤灰和硫酸銨造粒后在流化床中兩段焙燒エ藝，雖然該專利聲稱解決了物料熔融粘壁、結(jié)塊和結(jié)圈等技術(shù)問題，但依流態(tài)化原理考慮，粉煤灰和硫酸銨混合物所造顆粒在流化焙燒過程中會(huì)一直放出h20、NH3> SO2和SO3等氣體，顆粒的形態(tài)、密度發(fā)生改變，會(huì)導(dǎo)致流化質(zhì)量變差，甚至出現(xiàn)顆粒碰撞而粘結(jié)在一起，無法流化的現(xiàn)象，在實(shí)際中會(huì)使生產(chǎn)過程無法正常進(jìn)行。另外該法采用稀硫酸溶出熟料，對(duì)環(huán)境保護(hù)有一定影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供ー種由粉煤灰提取氧化鋁的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種粉煤灰提取氧化鋁的方法，包括以下步驟:步驟(I)將粉煤灰磨細(xì)活化、將硫酸銨磨細(xì)，以增加粉煤灰和硫酸銨的表面積；步驟(2)將磨細(xì)后的粉煤灰和硫酸銨，按摩爾比將粉煤灰中Al2O3:(NH4) 2S04=1:3 6進(jìn)行固固混合至均一；
步驟(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸銨混合物中加入水，造粒；步驟(4)將步驟(3)中所述顆粒置于焙燒設(shè)備中焙燒，焙燒程序采用兩段控溫法，所述的兩段控溫法分別包括低溫段焙燒和高溫段焙燒，低溫段焙燒的作用為使硫酸銨和粉煤灰混合物顆粒表面硬化，控制顆粒形狀，低溫段焙燒溫度選擇350°C 390°C;高溫段焙燒的作用為增大化學(xué)反應(yīng)速率，減少反應(yīng)時(shí)間，高溫段焙燒溫度選擇390°C 450°C ；步驟(5)將焙燒好的孰料放入水中溶解成溶液；步驟(6)過濾步驟(5)制成的溶液，分別收集濾渣和濾液；步驟(7)向步驟(6)中收集的濾液中加入氨水，得到Al (OH)3沉淀；步驟(8 )對(duì)Al (OH) 3煅燒得到Al2O3產(chǎn)品。

上述方法中，所述步驟(I)的粉煤灰和硫酸銨的磨細(xì)粒度為100目 200目。上述方法中，所述步驟(3)中加入的水為自來水或純凈水，加入水的質(zhì)量占粉煤灰和硫酸銨混合物質(zhì)量的5 15%。上述方法中，在步驟(5)中，溶解孰料時(shí)加入水的量為孰料質(zhì)量的2 6倍，溶解溫度為80 100°C，溶解時(shí)間為20min 90min。上述方法中，在步驟(7)中，加入氨水的量為鋁離子摩爾數(shù)的3 6倍。在步驟(4)所述的焙燒設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯或回轉(zhuǎn)圓筒，為化工回轉(zhuǎn)窯。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中的造粒步驟，可以促進(jìn)粉煤灰和硫酸銨之間的密切接觸，增強(qiáng)傳熱、反應(yīng)能力以提高熟料中氧化鋁的收率，還可以部分解決物料在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的粘附性。在造成的顆粒中加入的部分水分在反應(yīng)的低溫段析出，顆粒內(nèi)部和表面可形成細(xì)小孔道，有利于反應(yīng)過程中生成物的析出以提高孰料中氧化鋁的收率。兩段控溫法包括反應(yīng)物顆粒在低溫段維持一定時(shí)間，以使顆粒中的水分快速析出和硫酸銨部分發(fā)生反應(yīng)，使粉煤灰中的二氧化硅粘合在一起，使物料顆粒保持一定形狀；在高溫段，硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁發(fā)生固固反應(yīng)，高溫有利于反應(yīng)加快進(jìn)行，縮短反應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明從原理上和實(shí)踐上解決了硫酸銨法提取粉煤灰中氧化鋁所遇到的物料粘附性、反應(yīng)時(shí)間長、反應(yīng)控制及工程放大問題。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例:本發(fā)明所述的方法包括以下步驟:步驟(I)分別將粉煤灰磨細(xì)活化和硫酸銨磨細(xì)以增加此表面積；步驟(2)將磨細(xì)后的粉煤灰和硫酸銨(按粉煤灰中Al2O3: (NH4)2S04=1:3 6(摩爾比))進(jìn)行固固混合至均一；步驟(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸銨混合物中加入水，造粒；步驟(4)將步驟(3)中所述顆粒置于焙燒設(shè)備中焙燒；步驟(5)將焙燒好的孰料放入水中溶解成溶液；步驟(6)過濾步驟(5)制成的溶液，分別收集濾渣和濾液；步驟(7)向步驟(6)中的濾液加入氨水，可得Al (OH)3沉淀；
步驟(8 )對(duì)Al (OH) 3煅燒可得Al2O3產(chǎn)品。上述方法中，所述步驟(I)的粉煤灰和硫酸銨的磨細(xì)粒度為100目 200目。上述方法中，所述步驟(3)中加入的水為自來水或純凈水，加入的質(zhì)量占粉煤灰和硫酸銨混合物質(zhì)量的5 15%。上述方法中，在步驟(4)中，焙燒程序優(yōu)選兩段控溫法，分別為低溫段焙燒和高溫段焙燒，低溫段焙燒的作用為使硫酸銨和粉煤灰混合物顆粒表面硬化，控制顆粒形狀，低溫段焙燒溫度350°C 390°C;高溫段焙燒的作用為增大化學(xué)反應(yīng)速率，減少反應(yīng)時(shí)間，高溫段焙燒溫度390°C 450°C。上述方法中，在步驟(5)中，溶解孰料時(shí)加入水的量為孰料質(zhì)量的2 6倍，溶解溫度為80 100°C，溶解時(shí)間為20min 90min。上述方法中，在步驟(7)中，加入氨水的量為鋁離子摩爾數(shù)的3 6倍。在步驟(4)所述的焙燒設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯或回轉(zhuǎn)圓筒，為化工回轉(zhuǎn)窯。下面結(jié)合幾個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述:實(shí)施例1將含氧化鋁21%、ニ氧化硅62%的粉煤灰磨細(xì)至100目，按硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的摩爾比4:1配料后混合均勻，在混合均勻的料中加入5%的自來水，然后造粒，顆粒粒徑為5mm，顆粒進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，360°C焙燒lh，410°C焙燒lh。燒成的孰料加入質(zhì)量3倍于孰料的去離子水，在80°C下溶出1.5h，過濾，`濾液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，洗滌過濾，氫氧化鋁固體經(jīng)焙燒的氧化鋁產(chǎn)品，濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得硫酸銨固體循環(huán)利用。實(shí)施例2將含氧化鋁25%、ニ氧化硅60%的粉煤灰磨細(xì)至120目，按硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的摩爾比5:1配料后混合均勻，在混合均勻的料中加入10%的自來水，然后造粒，顆粒粒徑為10mm，顆粒進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，370°C焙燒lh，420°C焙燒lh。燒成的孰料加入質(zhì)量4倍于孰料的去離子水，在85°C下溶出lh，過濾，濾液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，洗滌過濾，氫氧化鋁固體經(jīng)焙燒的氧化鋁產(chǎn)品，濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得硫酸銨固體循環(huán)利用。實(shí)施例3將含氧化鋁30%、ニ氧化硅45%的粉煤灰磨細(xì)至200目，按硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的摩爾比6:1配料后混合均勻，在混合均勻的料中加入15%的自來水，然后造粒，顆粒粒徑為15mm，顆粒進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，370°C焙燒0.5h，410°C焙燒lh。燒成的孰料加入質(zhì)量5倍于孰料的去離子水，在90°C下溶出0.5h，過濾，濾液中加入氨水得氫氧化鋁沉淀，洗滌過濾，氫氧化鋁固體經(jīng)焙燒的氧化鋁產(chǎn)品，濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得硫酸銨固體循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰提取氧化鋁方法，包括以下步驟: 步驟(I)將粉煤灰磨細(xì)活化、將硫酸銨磨細(xì)，以增加粉煤灰和硫酸銨的表面積； 步驟(2)將磨細(xì)后的粉煤灰和硫酸銨，按摩爾比將粉煤灰中Al2O3: (NH4)2SO4=1:3 6進(jìn)行固固混合至均一； 步驟(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸銨混合物中加入水，造粒； 步驟(4)將步驟(3)中所述顆粒置于焙燒設(shè)備中焙燒，焙燒程序采用兩段控溫法，所述的兩段控溫法分別包括低溫段焙燒和高溫段焙燒，低溫段焙燒的作用為使硫酸銨和粉煤灰混合物顆粒表面硬化，控制顆粒形狀，低溫段焙燒溫度選擇350°C 390°C;高溫段焙燒的作用為增大化學(xué)反應(yīng)速率，減少反應(yīng)時(shí)間，高溫段焙燒溫度選擇390°C 450°C ； 步驟(5)將焙燒好的孰料放入水中溶解成溶液； 步驟(6)過濾步驟(5)制成的溶液，分別收集濾渣和濾液； 步驟(7)向步驟(6)中收集的濾液中加入氨水，得到Al (OH)3沉淀； 步驟(8 )對(duì)Al (OH) 3煅燒得到Al2O3產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述步驟(I)的粉煤灰和硫酸銨的磨細(xì)粒度為100目 200目。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1的方法，其特征在于，所述步驟(3)中加入的水為自來水或純凈水，加入水的質(zhì)量占粉煤灰和硫酸銨混合物質(zhì)量的5 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述步驟(5)中溶解孰料時(shí)加入水的量為孰料質(zhì)量的2 6倍，溶解溫度為80 100°C，溶解時(shí)間為20min 90min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在步驟(7)中，加入氨水的量為鋁離子摩爾數(shù)的3 6倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在步驟(4)所述的焙燒設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯或回轉(zhuǎn)圓筒。
全文摘要
本發(fā)明具體公開了一種粉煤灰提取氧化鋁方法，包括以下步驟步驟(1)分別將粉煤灰磨細(xì)活化和硫酸銨磨細(xì)以增加此表面積；步驟(2)將磨細(xì)后的粉煤灰和硫酸銨(按粉煤灰中Al2O3(NH4)2SO4=1:3～6(摩爾比))進(jìn)行固固混合至均一；步驟(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸銨混合物中加入一定比例的水，造粒；步驟(4)將步驟(3)中所述顆粒置于焙燒設(shè)備中焙燒，焙燒程序采用兩段控溫法；步驟(5)將焙燒好的孰料放入水中溶解成溶液；步驟(6)過濾步驟(5)制成的溶液，分別收集濾渣和濾液；步驟(7)向步驟(6)中的濾液加入氨水，可得Al(OH)3沉淀；步驟(8)對(duì)Al(OH)3煅燒可得Al2O3產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C01F7/34GK103086412SQ20131006292
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者吳景龍, 蔡連國, 薛惠民, 李選友, 王瑾, 趙改菊, 王自寬, 王成運(yùn), 王少勛, 尹鳳交, 李偉 申請(qǐng)人:山東科院天力節(jié)能工程有限公司