1.粉煤灰硫酸熟化生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)硫酸熟化:將粉煤灰與濃硫酸按一定配比混合均勻后進行熟化得到硫酸化熟料,所述熟化的熟化溫度100~500℃,熟化時間1~48h,熟化溫度優(yōu)選150~350℃,熟化時間優(yōu)選0.5~4h;
(2)浸出:將步驟(1)得到的硫酸化熟料用硫酸鋁結(jié)晶母液和適量補充水混合攪拌一段時間后過濾,得到硫酸鋁溶液和高硅渣;
(3)濃縮結(jié)晶:將步驟(2)得到的硫酸鋁溶液蒸發(fā)濃縮,然后結(jié)晶、過濾,得到結(jié)晶硫酸鋁和結(jié)晶母液,結(jié)晶母液返回步驟(2)浸出;
(4)干燥脫水:將步驟(3)得到的結(jié)晶硫酸鋁進行干燥和脫除結(jié)晶水,得到硫酸鋁;
(5)還原焙燒:將步驟(4)得到的硫酸鋁與適量還原劑一起在一定溫度下進行還原焙燒,得到粗氧化鋁和含硫煙氣,含硫煙氣收集后制酸返回步驟(1)循環(huán)使用;
(6)低溫拜耳法溶出:將步驟(5)得到的粗氧化鋁用種分母液與適量補充堿液進行低溫堿浸,然后液固分離得到鋁酸鈉溶液;
(7)制備氧化鋁:將步驟(6)得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)種分或碳分制備氫氧化鋁,然后固液分離得到氫氧化鋁和種分母液,母液返回步驟(6)循環(huán)使用,氫氧化鋁經(jīng)煅燒生產(chǎn)氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(1)中粉煤灰與濃硫酸的配比為按濃硫酸中H2SO4與粉煤灰中Al2O3摩爾數(shù)比3:1~5:1加入,濃硫酸的質(zhì)量濃度≥85%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(1)中的熟化采用回轉(zhuǎn)式設(shè)備,所述回轉(zhuǎn)式設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯、回轉(zhuǎn)筒、旋轉(zhuǎn)盤、螺旋混拌設(shè)備中的一種或多種,溫度從低到高分1~6段進行熟化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,步驟(1)中熟化設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯,控制回轉(zhuǎn)窯中物料的升溫速度為0.5~5℃/min,物料在100~150℃段的停留時間不小于30min,在200~300℃段的停留時間為0.5~2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(3)濃縮結(jié)晶前,調(diào)節(jié)硫酸鋁溶液中的硫酸濃度,至溶液中Al2(SO4)3與H2SO4的質(zhì)量濃度比為10:1~50:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法,其特征在于,步驟(3)所述蒸發(fā)濃縮采用MVR蒸發(fā)器蒸發(fā),蒸發(fā)溫度60~100℃;所述結(jié)晶為將濃縮后液冷卻至30~50℃進行結(jié)晶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(5)中所述還原劑為煤粉、煤矸石粉、煤氣、天然氣、硫磺或石油焦中的一種或多種,優(yōu)選煤氣或天然氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(5)中還原焙燒溫度500-900℃,優(yōu)選650-800℃,還原焙燒時間0.1-60min,優(yōu)選0.1-15min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(5)中所述的還原焙燒為快速流態(tài)化焙燒,焙燒爐為循環(huán)流化床焙燒爐、氣態(tài)懸浮焙燒爐或流態(tài)閃速焙燒爐中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(6)所述低溫拜耳法溶出,其溶出條件為:溶出溫度80-200℃,堿濃度100-250g/L,浸出時間20-80min,配料分子比αk0.8-2.0。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,還包括步驟(8),將步驟(2)得到的高硅渣用氫氧化鈉溶液浸出硅,得到的硅酸鈉溶液進一步生產(chǎn)白炭黑或活性硅酸鈣。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟(1)所述粉煤灰為循環(huán)流化床爐粉煤灰、煤粉爐粉煤灰、層燃爐粉煤灰、旋風爐粉煤灰中的一種或多種,優(yōu)選循環(huán)流化床爐脫硫粉煤灰。