[发明专利]一种从粉煤灰生产高纯氧化铝并联产硅酸盐的工艺方法

说明书

技术领域

本发明公开了属于粉煤灰资源化利用技术领域的一种从粉煤灰生产高纯氧化铝并联产硅酸盐的工艺方法。

背景技术

粉煤灰是粉煤燃烧后在烟气中收集下来的细灰，主要成分为硅铝酸盐，其中三氧化二铝和二氧化硅的含量占其重量的75%~90%，因此是较大的硅和铝的来源。2010年我国全年粉煤灰产生量约5亿吨，按30%的含量计算，该年我国所产生的粉煤灰中氧化铝含量约为1.5亿吨。而2010年我国氧化铝的总产量才2994万吨，全世界（包括我国）总产量才8628万吨。此外，某些来源的粉煤灰含有较高浓度的氧化铁以及镓、锗等稀散、稀缺金属元素，我国西南地区的坑口电厂以及浙江的某些石煤电厂产生的粉煤灰中还含有较高浓度的铀或钍。虽然我国很多地区将粉煤灰用于建材，但目前粉煤灰的总堆积存量已达到数十亿吨，放射性超标的粉煤灰目前还没有消耗的途径。存留的粉煤灰污染空气、水体与土壤，是对环境的巨大威胁；此外，放射性粉煤灰中的放射性元素，也是居民健康的隐患。

总的说来，一方面，由于产生量大，粉煤灰成为我国大宗工业废物的最大单一来源；另一方面，粉煤灰中资源丰富，目前处置粉煤灰的方式是一种严重的资源浪费，因为根据粉煤灰的组成不同，可以用来制取白炭黑、氧化铝、铁矿粉、镓、锗等产品，形成新的循环经济产业链，其中最重要的产品是氧化铝。但粉煤灰中的氧化铝以莫来石及刚玉等矿相存在，难以回收。放射性粉煤灰所含的铀等是重要的能源和国防战略资源。我国能源需求日益旺盛，铀的缺乏对核能高速发展的制约，已经开始显现出来，因此回收放射性粉煤灰中的铀等战略元素，对我国核能发展具有重要的战略意义。

目前公开的粉煤灰资源化利用技术，基本上可以总结为以下几类：(1). 石灰石烧结法：即用石灰石为添加剂，和粉煤灰一起焙烧，然后用水或者氢氧化钠溶液将氧化铝浸出，例如中国专利CN201110287177.0（公开日期2012-02-15）；(2). 碱石灰烧结法：即同时用石灰石和碳酸钠为添加剂，和粉煤灰一起焙烧，然后用水或者氢氧化钠溶液将氧化铝浸出，例如中国专利CN201010573688.4（公开日期2011-03-30）；(3) 两步碱溶法：即先在较低温度下用氢氧化钠溶液脱去一部分硅，然后在高温下用浓氢氧化钠溶液溶出氧化铝，如中国专利CN101966999A（公开日期2011-02-09）；(4) 预脱硅-碱石灰烧结法，即先用氢氧化钠溶液于100～140oC预脱硅，然后用碳酸钠-石灰石烧结，用水溶出氧化铝，如中国专利CN101284668（公开日期2008-10-15）；(5) 硫酸铵法，即用硫酸铵为焙烧添加剂，然后用水溶出铝；(6). 酸浸法：将粉煤灰用机械法等作一定的处理，用硫酸或者盐酸在高温高压等条件下直接浸出三氧化二铝，例如中国专利CN102101689A（公开日期2011-06-22）、中国专利CN102101686A（公开日期2011-06-22）。

目前已公开的方法有各自的优势，但也存在各自不同的问题。如石灰石烧结法和碱石灰烧结法都存在大幅度增加固体废物量的缺陷，石灰石烧结法和碱石灰烧结法每生产1吨氧化铝（约消耗2.5高铝粉煤灰），产生约9吨废渣，预脱硅-碱石灰烧结法产生约4吨的废渣；此外，都存在焙烧温度高，能耗高等缺点。

粉煤灰中氧化铝的主要存在矿相是莫来石和刚玉。两者都是在酸或者碱性条件下比较稳定的物质。单纯的机械活化的方法很难改变其矿相，因此公开的酸法对氧化铝的浸出率都比较低。此外，公开的酸法方法大多使用高温高压，在此类条件下操作浓酸或者浓碱会有很大的危险性，对容器的要求也很高。

其它方法，虽然有固体废渣相对较少的优点，但都只针对粉煤灰中的铝，而把其它有用资源都弃之不顾，形成了严重的资源浪费，也抬高了综合运行成本。

综上所述，现在已经公开的、资源化利用粉煤灰的专利技术，都存在各自的缺点，如能耗高、操作条件苛刻，流程复杂，综合成本高等问题，而且都存在尾渣的处理和二次污染等问题，此外，皆不适用于含铀、钍的高放射性粉煤灰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从粉煤灰生产高纯氧化铝并联产硅酸盐的工艺方法

一种从粉煤灰生产高纯氧化铝并联产硅酸盐的工艺方法，包括步骤如下：

（1）焙烧：将粉煤灰和硫酸铵球磨至100目以下，混合均匀，用混合物质量的0～20%水调制成浆；浆料于200～500°C焙烧1～6小时，冷却至室温；