[发明专利]基于粉磨酸浸工艺从粉煤灰中提取氧化铝的方法

说明书

技术领域

    本发明属于粉煤灰处理技术领域，具体涉及一种基于粉磨酸浸工艺从粉煤灰中提取氧化铝的方法。

背景技术

粉煤灰是煤炭燃烧产生的一种固体废弃物，占煤炭量的10-40%。目前我国火力发电厂和其它燃煤锅炉每年排放的粉煤灰高达3.3亿吨，主要应用于建材生产、建筑工程、筑路、肥料生产、改良土壤和回填等。由于市场需求饱和以及粉煤灰活性等原因，我国粉煤灰每年均有1亿吨的积存，截止2008年，我国粉煤灰累计堆积超过27亿吨。巨量的粉煤灰的产生，既对空气、土壤和水资源造成污染，又占用有限的空地（包括耕地），严重影响人民的生活环境，因此对于煤炭的清洁利用，对粉煤灰的无害化处理成为我国能源战略的重要内容之一。

我国氧化铝工业近年来发展迅速，2006年产量跃居世界第一位，2008年产量占世界总产量的27.36%。氧化铝目前主要由铝土富矿通过拜耳法生产，然而我国铝土矿资源仅占世界总储量的3.12%，且大部分品位较低，因此我国目前主要通过大量进口铝土矿来维持氧化铝工业的发展，铝土矿进口量从2004年的88万吨迅猛增长到2008年的2579万吨。寻找铝土矿的替代资源在我国势在必行。我国粉煤灰中氧化铝平均含量为27%，部分地区高达50%，是十分重要的铝资源。开发粉煤灰制备氧化铝技术，不仅能够有效解决粉煤灰的占用耕地和环境污染问题，也能够解决我国氧化铝生产原料匿乏的困境，具有极大的环境和经济意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效提高氧化铝溶出率、并去除残余杂质离子的基于粉磨酸浸工艺从粉煤灰中提取氧化铝的方法。

本发明所采用的技术方案是：

基于粉磨酸浸工艺从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：对粉煤灰原料进行机械超细粉磨；

步骤二：将粉磨后的粉煤灰浸入浓硫酸中，溶出，得到含有硫酸铝的浆料；

步骤三：将含有硫酸铝的浆料经固液分离后得到硫酸铝酸浸液，加入质量分数为5%~100%的草酸或柠檬酸，沉淀过滤分离固体沉淀，从而除去了钙、镁、铁离子；

步骤四：将去除钙、镁、铁杂质的硫酸铝酸浸液加入搅拌罐中，然后用40～60℃的纯净水将硫酸铝溶液调制成质量分数为5～25%的溶液，并注入到透过膜装置中，溶液高速流动产生压力，使膜通道内外两侧形成压差，部分水及钾、钠和锂离子通过膜孔向外快速渗出而被除去；

或在去除钙、镁、铁杂质的硫酸铝酸浸液中加入质量分数为45%-55%的P204萃取液，萃取，深度去除钙、镁、铁离子；

步骤五：将去除了杂质离子的硫酸铝酸浸液蒸发浓缩，析出硫酸铝晶体，进行两段式流态化焙烧得到氧化铝、三氧化硫和水。

步骤一中机械超细粉磨的具体工艺过程为：

a、将聚丙烯分散剂水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰浆料，聚丙烯分散剂与粉煤灰的质量比为2:1000，粉煤灰浆料的浓度为70%～80%；

b、将粉煤灰浆料通过隔膜泵送入超细粉磨设备进行粉磨，粉磨介质采用95氧化钇稳定氧化锆珠，装填量为粉磨缸体容积的80%，在超细粉磨过程中滴加聚丙烯分散剂添加量为粉煤灰的质量的1‰；

c、超细加工后的浆料经200目旋振筛，筛出超细粉磨时可能破碎的粉磨介质，用激光粒度检测仪检测浆料的粒度分布，如达到粉磨设定的粒度分布即2～10微米，则进入干燥设备干燥，干燥设备采用强力粉碎干燥。

步骤二中，粉煤灰与浓硫酸的质量比为1：2～11，溶出温度为80℃～200℃，时间0.5～2小时，浓硫酸的质量分数为90%～98%。

步骤四中，P204萃取液由P204溶于丙酮或乙醇得到。

步骤四中，萃取的温度控制在75～85℃，萃取时间为80～100分钟。

步骤五中，硫酸铝晶体的焙烧采用两段式流态化焙烧方式，硫酸铝晶体首先在200～350℃的低温焙烧流化床焙烧，出低温焙烧流化床的粉料经过密相气力输送被连续送入高温循环流化床完成二次焙烧，焙烧温度在750～1050℃，出高温循环流化床焙烧后的熟料连续排入多级沸腾冷却床进行冷却得到最终产品。

步骤五中，两段式流态化焙烧的高温焙烧段产物中的三氧化硫可用来制备步骤二中的硫酸。

本发明具有以下优点：