[发明专利]一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用工业固体废弃物制备硫酸铝的方法，尤其涉及一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。目前，我国粉煤灰年排放量上亿吨，我国粉煤灰的总堆存量有十几亿吨。大量粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，对生态和环境形成双重破坏。因此开展粉煤灰的综合利用具有重大现实意义和长远战略意义。

硫酸铝可以作水源、工厂用水或工厂废水处理的净化剂，纸上浆剂；用于灭火器、生产铝化合物或白色皮革的鞣质；可作为油脂的澄清剂，一些反应的催化剂等等；是重要的化工原料。目前生产硫酸铝的主要方法是用铝矾土和硫酸为原料，在一定条件下反应制得。

铝土矿属于不可再生资源，随着我国铝工业的发展，铝土矿日趋匮乏，寻找铝土矿的代替资源是我国铝工业发展的必由之路。粉煤灰中含有大量的氧化铝，含量在20％～60％，如何从粉煤灰中提取硫酸铝，尽最大限度地利用粉煤灰是非常重要的。由于粉煤灰是经过高温燃烧后迅速冷却，所以玻璃相占很大比例，其化学活性很低。因此，要提高粉煤灰中氧化铝的提取率就要从提高粉煤灰的化学活性入手。目前资料报道的方法是在酸浸反应中加入氟化物助溶，使硅与氟结合，达到释放其中氧化铝的目的，但在助溶的过程中可能会产生HF等有害气体，在去氟纯化的过程中又会排出含氟废液和废渣，不但会污染环境，而且会造成对操作人员的安全隐患。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法，目的是不添加任何助剂，提高粉煤灰中提取氧化铝的浸出率。

为达上述目的本发明一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法，于包括以下步骤：将粉煤灰机械活化；将机械活化后的粉煤灰与水按照重量1∶0.5～2.5的比例混合，加入浓硫酸与粉煤灰的重量比为0.3～2.2∶1的浓硫酸在反应釜中，温度为120℃～230℃，压力为0.11MPa～0.50MPa，保持温度1h～8h，生成碱式硫酸铝；反应降温后固液分离，向碱式硫酸铝液体中加入硫酸，调节体系盐基度至0.1～0.4，pH值3～4，使其转化为硫酸铝溶液；硫酸铝溶液蒸发浓缩至110℃～120℃，冷却结晶析出硫酸铝晶体。

所述的利用粉煤灰制备硫酸铝的方法，还包括下述步骤：硫酸铝晶体经破碎包装即得产品。

所述的机械活化采用振动磨、立式磨、行星磨、高能球磨或雷蒙磨中的一种进行研磨。

所述的研磨至100～800目。

所述的粉煤灰与硫酸反应的反应釜的内衬、搅拌装置、反应釜间管道和阀门为耐酸瓷砖、搪瓷、玻璃、氟塑料或聚四氟乙烯中的一种。

所述的粉煤灰与硫酸反应后，碱式硫酸铝溶液与渣的固液分离采用自然沉降、絮凝沉降、加压过滤或减压过滤中的一种。

所述的向碱式硫酸铝溶液中加入硫酸调节体系盐基度，所用硫酸浓度为10％～98％。

所述的反应降温后固液分离的残渣用热水逆流洗涤。

所述的液体硫酸铝蒸发浓缩采用常压或减压蒸发中的一种。

所述的蒸发浓缩设备为搪铅或陶瓷或有机材料内衬。

所述的液体硫酸铝蒸发浓缩采用直接或间接加热，加热管采用钛材或搪铅，并做阳极保护处理。

所述的冷却结晶采用钢带结晶机或滚筒结晶机中的一种。

所述的冷却结晶采用循环水为冷却介质。

本发明的优点效果：

本发明采用粉煤灰活化技术，不添加任何助剂，可使粉煤灰中氧化铝有效浸出，氧化铝的浸出率可达到85％以上。

本发明利用浓硫酸稀释热，可使反应釜内温度升高，形成高压，强化粉煤灰中氧化铝的浸出，节约能源。

本发明通过控制粉煤灰与硫酸的比例，使其生成碱式硫酸铝，从而屏蔽了大量的铁、钙等杂质进入溶液，保证硫酸铝产品的质量。

本发明反应条件为硫酸浓度20％～75％，温度120℃～230℃，此条件下设备容易解决，利于产业化。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

实施例1

原料粉煤灰组成为：Al₂O₃：41％、、SiO₂：48％、Fe₂O₃：3.3％、CaO：3.3％、TiO₂：1.3％、MgO：0.2％。原料粉煤灰的组成也可以采用其它组成成分及具体用量，任何常规的粉煤灰均可以，这不能用于限定本发明的保护范围。