[发明专利]用粉煤灰生产超细氢氧化铝、氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰制备超细氢氧化铝、氧化铝的方法，尤其适用于循环流化床粉煤灰生产超细氢氧化铝、氧化铝的方法。

背景技术

超细氢氧化铝，一般是指颗粒均匀，平均粒径小于1μm的超细粒氢氧化铝，被广泛地用于化学、医药、催化剂及其载体、橡胶、颜料、造纸、耐火材料、绝缘材料、陶瓷等领域，在国民经济中有着极其重要的作用。而超细氧化铝由于具备优异的物理化学性能，也被广泛地应用于机械、冶金、石油、化工、电子、光学、核反应、航天航空等各个技术领域。

超细氢氧化铝、氧化铝的生产大体上可分为物理法和化学法两种。物理法即机械粉碎法，是用各种粉碎机将原料直接粉碎研磨成超细粉。它具有操作简单、成本低廉、产量高的特点。但是，其缺点是只能使粒径细化到一定程度，且所得产品在纯度、粒径分布和粒子外形上不能令人满意，并且噪音污染大，会产生大量的粉尘，对工作环境和自然环境造成较严重的污染，因此应用前景不理想，只能用于小规模的生产。化学法有碳酸铝铵热解法、种分法(或叫改良拜耳法)、有机铝法，此外还有硫酸铝铵热解法、铝水中火花放电法、中和法等。目前超细氢氧化铝和氧化铝的生产大都是以铝土矿为原料，经选矿拜耳法或者碱-石灰烧结法生产超细氢氧化铝。超细氢氧化铝的生产一般作为冶金氧化铝主流程的附加流程。

粉煤灰是燃煤电厂排出的废弃物，粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境。另一方面，粉煤灰中通常含有30-50％的氧化铝，在铝土矿资源日益贫乏的今天，从粉煤灰中提取氧化铝是使粉煤灰变废为宝、综合利用的有效途径，具有很好的社会效益和经济效益。粉煤灰根据煅烧条件的不同可分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。煤粉炉粉煤灰是经过高温燃烧生成的(1400-1600℃)，其中的氧化铝组分呈玻璃态或高温含铝矿物莫来石晶体、刚玉晶体的矿物形式而存在，稳定性非常高；而循环流化床灰燃烧温度在850℃左右，较传统的煤粉炉灰燃烧温度大大降低。燃烧温度的不同决定了循环流化床灰与传统的煤粉炉粉煤灰在物相组成上的本质差异：其主要物相组成为无定形偏高岭石，其中的二氧化硅、氧化铝及氧化铁等均具有很好的活性。

专利CN1085875A公开了一种“用煤灰生产硅酸钠与氢氧化铝的方法”，将脱碳除铁后的粉煤灰与浓氢氧化钠溶液在较高温度(310-340℃)反应后，得到氢氧化铝和硅酸钠溶液，利用氢氧化铝较稀，而硅酸钠溶液较稠的特点将二者分开，经空气分离槽得到氢氧化铝晶体。但是由于这种靠稀稠度不同的方法很难将硅、铝彻底分开，因此影响产品的纯度，且在氢氧化铝结晶的过程中没有加以控制，得到的氢氧化铝并不是超细氢氧化铝。

专利CN101172634A公开了一种“利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸工艺方法”，将粉煤灰与碳酸钠煅烧活化后并经碱溶后，得到碱性的偏铝酸钠溶液，将其水解和碳酸化后制备氢氧化铝产品。

专利CN1539735A公开了一种“利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝的方法”，将粉煤灰等富铝废渣与石灰石高温烧结后，用碳酸钠溶液浸取得到碱性偏铝酸钠溶液，同样经碳酸化反应得到氢氧化铝产品，氢氧化铝经喷雾热解后得到氧化铝。以上两个专利均是首先由粉煤灰制得碱性溶液，然后与二氧化碳反应获得氢氧化铝沉淀。

专利CN101200298A公开了一种“从粉煤灰中提取高纯超细氧化铝的方法”，将粉煤灰与碳酸钠煅烧活化后，向得到的碱性产物中加入硫酸，得到酸性的硫酸铝溶液，然后在分散剂存在的条件下与氨水中和，得到超细氢氧化铝沉淀。

张晓云等发表的“利用高铝粉煤灰制备氧化铝的实验研究”(中国非金属矿业导刊，2005，No.4，Page27-30)，将粉煤灰与碳酸钠煅烧活化后，得到的碱性产物与盐酸反应得到酸性的氯化铝溶液，然后与氢氧化钠溶液反应，得到偏铝酸钠溶液后再进行碳酸化反应，得到氢氧化铝沉淀。以上两种方法涉及到两次(或三次)酸碱中和反应，生产工艺复杂，且中和后得到的盐与酸、碱原料相比非常廉价、不易回收，这样无形中增加了生产成本。