[发明专利]一种粉煤灰酸法生产氧化铝过程中酸的循环利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰酸法生产氧化铝过程中酸循环利用的方法。

背景技术

我国是个产煤大国，以煤炭作为电力生产基本燃料。近年来能源工业的稳步发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，给我国国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。由于粉煤灰中含有氧化铝等有用矿物资源，因此对粉煤灰粉进行综合利用、变废为宝已成为广泛的研究热点内容。粉煤灰提取氧化铝的方法中，酸法或酸碱联合法因其提取氧化铝溶出率高及工艺简单的特点，正日渐被广泛采用。其中对工艺流程产生的盐酸进行可循环利用研究有很高的应用价值，能够促进经济的循环发展，实现资源的高效利用。

酸法或酸碱联合法从粉煤灰中制备氧化铝工艺中不可避免会有盐酸的回收问题存在。

CN1792802A公开了“一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法”，该方法将焙烧后的粉煤灰与硫酸反应，过滤、浓缩生成结晶硫酸铝，再将结晶硫酸铝高温煅烧分解生成氧化铝和三氧化硫气体。

CN101234774A公开了“一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的方法”，该方法将煤系高岭岩或煤矸石经破碎、粉磨后煅烧活化，然后与盐酸反应生成氯化铝溶液，再通过盐析法将结晶氯化铝沉淀出并分离，结晶氯化铝煅烧分解生成氧化铝和氯化氢气体。

CN1065255A公开了一种“盐酸联碱法生产氧化铝工艺”，工艺中以盐酸为溶出介质，矿石细碎成粉后，经高温焙烧，在高压搪瓷反应釜中加盐与氯化氢反应，生成碱式铝盐，经分离脱硅。将碱式铝盐蒸发浓缩、焙烧分解制得γ状氧化铝和氯化氢气体。以上专利都没有对酸回收方面展开进一步的实验研究，只是简单的介绍。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环流化床粉煤灰酸法生产冶金级氧化铝过程中酸循环利用的方法。本发明的方法包括以下步骤：

1、粉煤灰磁选除铁：流化床粉煤灰视其粒度，经粉碎达到100目以下，加水配成固含量为20～40wt％、优选范围为30～35wt％的浆料，在立环式磁选机上进行磁选，磁选场强1.0～2.0万GS、优选范围为1.5～1.75万GS，根据粉煤灰中铁含量的不同，此过程可以重复进行，直至灰中的氧化铁含量降低至1.0wt％以下(以三氧化二铁计)。磁选后的浆料经固液分离后得到固含量为25～50wt％、优选范围为30～45wt％的滤饼。

2、酸溶：将磁选后的滤饼置于耐酸反应釜中进行盐酸酸溶，盐酸浓度为20～30wt％，盐酸中HCl和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4∶1～9∶1、优选范围为4.5∶1～6∶1，溶出温度为100℃～200℃、优选范围为130℃～150℃，溶出压力0.1～2.5MPa、优选范围为0.3～1.0MPa，溶出时间为0.5h～4h、优选范围为1.5h～2.5h；酸溶后经固液分离得到氯化铝溶液。

3、树脂吸附：将氯化铝溶液通入装有大孔型阳离子树脂的树脂柱中，利用树脂对铁的吸附能力进行除铁，得到氯化铝精制液。吸附时处理温度为室温～90℃、优选范围为60℃～80℃，氯化铝溶液流速为1～4倍树脂体积/小时、优选范围为2～3倍树脂体积/小时。树脂柱可采用单柱或双柱串连的方式。树脂优选为D001、732、742、7020H、7120H、JK008或SPC-1树脂等。

4、浓缩结晶：将氯化铝精制液在压力为-0.03～-0.07MPa、优选范围为-0.04～-0.06MPa，温度为50～110℃、优选范围为70～80℃的条件下浓缩结晶，得到结晶氯化铝晶体，浓缩时控制得到的晶体重量占原氯化铝精制液重量的40～65％。

5、煅烧：结晶氯化铝在带有气体回收装置的高温炉中煅烧制备氧化铝：将结晶氯化铝在900～1200℃、优选范围为950～1100℃煅烧1～4小时，或先将结晶氯化铝在300～500℃加热分解1～2小时，然后升温至900～1200℃煅烧1～3小时，热分解后得到氧化铝产品并产生氯化氢气体。

6、将氯化氢气体通过冷却塔降温到100℃以下，进入酸吸收塔中，控制酸吸收塔中水流喷射速度为100～120L/min，进行酸气初步回收。

7、将吸收塔中未完全吸收的酸气导入真空循环储酸罐中，控制其真空度为-0.05～-0.07KPa进行盐酸的二次回收。

8、将吸收塔及储酸罐中吸收酸放出，按比例加入水或浓度为37wt％的浓盐酸，调节其浓度为20～30wt％，返回第2步的酸溶步骤。