本發(fā)明涉及粉煤灰資源綜合利用，具體而言，涉及一種粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的制備方法和氧化鋁及其應用。

背景技術(shù)：

1、從粉煤灰中提取氧化鋁的工業(yè)化生產(chǎn)，主要是以傳統(tǒng)的堿法工藝為主，但因粉煤灰中的鋁硅比較低，在堿性條件下，會使得二氧化硅大量溶出，從而導致硅鋁分離困難，且存在生產(chǎn)成本高，渣量大的問題。隨著現(xiàn)代材料技術(shù)的進步，從粉煤灰中采用酸法提取氧化鋁的工藝逐漸興起，從而開辟了粉煤灰提取氧化鋁的新路徑。同時，氧化鋁產(chǎn)品的多樣性開發(fā)也成為研究者的研究重點。

2、例如，中國專利號申請?zhí)枺篶n111320461a(公開日期2020-06-23)，公開了一種板狀剛玉用氧化鋁的制備方法，該專利中公開了將工業(yè)氧化鋁在400～1000℃的熱場中保溫30～240分鐘，使得工業(yè)氧化鋁在過渡相γ-al2o3狀態(tài)下的比表面積降低10～30％。且用本發(fā)明制備的板狀剛玉密度大，可以滿足高密度板狀剛玉的要求。但是，該氧化鋁為工業(yè)堿法制備，與酸法制備氧化鋁的理化性質(zhì)有別，粒徑偏大，制備的產(chǎn)品性質(zhì)也完全不同。中國專利申請?zhí)枺篶n101618961b公開了一種氧化鋁輕質(zhì)隔熱耐火制品及其制備方法，該發(fā)明中采用廢活性氧化鋁制備的剛玉材料及其方法，本發(fā)明中的原料是由廢活性氧化鋁組成，該發(fā)明采用的原料不僅有利于廢物利用，解決廢活性氧化鋁對環(huán)境的嚴重污染，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高附加值和無污染的優(yōu)質(zhì)耐火材料，節(jié)約生產(chǎn)成本。但是，該氧化鋁具有制備工藝復雜，成本高的缺點。

3、綜上，采用現(xiàn)有技術(shù)的粉煤灰制備氧化鋁存在氧化鋁純度低或粒徑尺寸大或α-氧化鋁的含量低等問題，本發(fā)明提供了一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法，以改善上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的制備方法和氧化鋁及其應用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的粉煤灰制備制氧化鋁存在氧化鋁純度低或α-氧化鋁的含量低的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的制備方法，包括以下步驟：步驟s1，取粉煤灰依次進行酸溶、結(jié)晶以及第一焙燒，得到粗氧化鋁固體；步驟s2，取粗氧化鋁固體進行水熱反應后，依次進行堿溶、碳分及第二焙燒，得到氧化鋁；其中，碳分處理后的碳分后料的ph值為9.0～11.0；按重量百分比計，粉煤灰的成分如下：30～60wt％的sio2、45～60wt％的al2o3、2～8wt％的cao、2～5wt％的mgo、2～6wt％的fe2o3、1～2wt％的tio2以及1～5wt％的loi。

3、進一步地，水熱反應在水熱反應釜中進行；優(yōu)選地，水熱反應的固液比為1:(6～10)，反應溫度為80～180℃，反應時間為1.5～4.0h；優(yōu)選地，酸溶處理中的酸為無機酸，更優(yōu)選地，無機酸選自鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸或氫氟酸中的一種或多種；優(yōu)選地，無機酸的濃度為20～28％，酸溶的處理溫度為120～180℃，處理時間為2～4h；優(yōu)選地，粉煤灰與酸的重量比為1:(4～7)。

4、進一步地，酸溶處理之后、結(jié)晶處理之前，還需要對酸溶后料進行過濾處理，進一步優(yōu)選地，過濾處理在板框過濾器中進行；優(yōu)選地，結(jié)晶處理選自鹽析法、蒸發(fā)結(jié)晶、重結(jié)晶或冷卻結(jié)晶中的一種或多種，更優(yōu)選鹽析法結(jié)晶處理；優(yōu)選地，鹽析結(jié)晶中采用的鹽析劑選自鹽酸；優(yōu)選地，鹽析劑的流速為0.2～2.0l/min，結(jié)晶處理溫度為20～30℃。

5、進一步地，結(jié)晶處理之后、第一焙燒處理之前，還需要對結(jié)晶后料進行分離處理；優(yōu)選地，第一焙燒的溫度為250～350℃，第一焙燒時間為2～3h；優(yōu)選地，酸溶處理之前還需要對粉煤灰進行研磨處理，更優(yōu)選地，研磨顆粒粒度為d50為20～40μm。

6、進一步地，水熱反應之后、堿溶之前，還需要對水熱反應產(chǎn)物依次進行過濾及水洗處理；優(yōu)選地，過濾處理在板框過濾器中進行；優(yōu)選地，堿溶處理的堿為無機堿，更優(yōu)選地，無機堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或多種；優(yōu)選地，無機堿的濃度為220～350g/l；優(yōu)選地，堿溶處理的溫度為200～300℃，處理時間為2～4h。

7、進一步地，碳分處理中，通入co2的流速為0.05l/min～0.2l/min，空氣的流速為0.1l/min～0.4l/min；優(yōu)選地，碳分處理之后、第二焙燒處理之前，還需要對碳分后料進行過濾處理；優(yōu)選地，粉煤灰與無機堿的重量比為1:(1～2)。

8、進一步地，第二焙燒的溫度為1200～1250℃，第二焙燒時間為2～4h；優(yōu)選地，第二焙燒之后還需要進行研磨處理，更優(yōu)選地，研磨在砂磨機中進行；優(yōu)選地，砂磨時間為1.0～2.0h，研磨處理的顆粒粒度d50為60～90nm，d90為120～150nm；優(yōu)選地，研磨處理之后還需要對研磨后料進行過濾處理，優(yōu)選進一步噴霧干燥處理，處理溫度260～300℃。

9、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種氧化鋁，其為上述制備方法得到的氧化鋁。

10、進一步地，氧化鋁為顆粒狀，更優(yōu)選地，氧化鋁顆粒的粒度d50為60～90nm，d90為120～150nm。

11、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了上述氧化鋁在陶瓷、耐磨材料、寶石材料或激光儀器材料領(lǐng)域中的應用。

12、本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的粉煤灰制備制氧化鋁存在氧化鋁純度低或α-氧化鋁的含量低的問題。

技術(shù)特征：

1.一種粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應在水熱反應釜中進行；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述酸溶處理之后、所述結(jié)晶處理之前，還需要對酸溶后料進行過濾處理，進一步優(yōu)選地，所述過濾處理在板框過濾器中進行；

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述結(jié)晶處理之后、所述第一焙燒處理之前，還需要對結(jié)晶后料進行分離處理；

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應之后、所述堿溶之前，還需要對水熱反應產(chǎn)物依次進行過濾及水洗處理；

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述碳分處理中，通入co2的流速為0.05l/min～0.2l/min，空氣的流速為0.1l/min～0.4l/min；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述第二焙燒的溫度為1200～1250℃，第二焙燒時間為2～4h；

8.一種氧化鋁，其特征在于，所述氧化鋁為權(quán)利要求1至7中任一項所述的制備方法得到的氧化鋁。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氧化鋁，其特征在于，所述氧化鋁為顆粒狀，更優(yōu)選地，所述氧化鋁顆粒的粒度d50為60～90nm，d90為120～150nm。

10.一種權(quán)利要求9所述的氧化鋁在陶瓷、耐磨材料、寶石材料或激光儀器材料領(lǐng)域中的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的制備方法和氧化鋁及其應用。該制備方法包括以下步驟：步驟S1，取粉煤灰依次進行酸溶、結(jié)晶以及第一焙燒，得到粗氧化鋁固體；步驟S2，取粗氧化鋁固體進行水熱反應后，依次進行堿溶、碳分及第二焙燒，得到氧化鋁；氧化鋁可繼續(xù)經(jīng)過砂磨工藝，噴霧干燥后得到超細氧化鋁；其中，碳分處理后的碳分后料的pH值為9.0～11.0。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的粉煤灰制備制氧化鋁存在氧化鋁純度低或α?氧化鋁的含量低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：杜善周,松麗濤,張艷娜,高桂梅,劉大銳,白健,賈秀麗,郭志峰,鄒萍,張瑋琦,杜春雷
受保護的技術(shù)使用者：中國神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19