[发明专利]高铝粉煤灰高温碱浸生产超白氢氧化铝及副产品的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高铝粉煤灰高温碱浸生产超白氢氧化铝及副产品的方法。

背景技术

粉煤灰资源丰富，产量大而集中，电厂每发1000Kwh电，平均产生粉煤灰87kg，随着电力需求的不断增大，其排放量还将逐年增加，废弃的粉煤灰既占用土地，又污染环境；而同时，随着我国乃至世界范围内的铝土矿资源的日益枯竭，从粉煤灰中提取氧化铝，符合我国发展循环经济和建设资源节约型、环境友好型社会的产业政策，近年来已成为相关行业关注和研究的热点。

从高铝粉煤灰中提取氧化铝常见的方法有碱法、酸法和酸碱联合法。其中，碱法有石灰石烧结法和碱石灰烧结法，传统的石灰石烧结法是以粉煤灰为原料，采用石灰石烧结法生产氧化铝，其主要步骤包括：原料的配制及粉化、氧化铝碱液浸取、液固分离、氧化铝溶液碳分、拜尔法溶出、种分、氢氧化铝分离及焙烧和水泥熟料锻烧等，石灰石烧结法能耗高(烧结温度1300～1400℃)，一次性资源消耗量大(每处理1t粉煤灰消耗约2.3t石灰石资源)，硅钙渣排放量大(每处理1t粉煤灰产生约3.2 t硅钙渣)；预脱硅＋碱石灰烧结法是内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司自主开发的利用高铝粉煤灰提取氧化铝并联产白炭黑、活性硅酸钙等硅产品的技术，该方法的主要特点是采用预脱硅技术，提高铝硅比，降低成渣量，主要包括：预脱硅、白炭黑（活性硅酸钙）制备、生料浆制备、熟料烧成、一二段常压脱硅、碳分、种分和焙烧等工序；改良碱石灰烧结法是中国地质大学(北京)矿物材料国家专业实验室等自主开发的利用粉煤灰提取氧化铝并联产硅灰石的技术，该方法同大唐工艺的主要区别是烧结配料钙比从2降到了1，降低了烧成能耗和成渣量，但是上述碱石灰烧结法烧结反应复杂，氧化铝的溶出率不高。酸法中比较有代表性的方法是硫酸浸取法，该方法是：首先用一定浓度及体积的NH₄F作为助溶剂对粉煤灰进行浸泡，然后用一定浓度和体积的H₂SO₄在一定温度下进行溶解，Al以Al₂(SO4)₃的形式被从粉煤灰中浸出，除去杂质Fe后加入(NH₄)₂SO₄与之反应生成NH₄Al(SO₄)₂12H₂O，最后在950 ℃下加热NH₄Al(SO₄)₂12H₂O就可得到Al₂O₃；目前采用酸法处理粉煤灰的方法还有盐酸法，该方法为：将粉煤灰与浓度为26%的盐酸反应，保持温度约100 ℃的条件下1～2小时，过滤、分离后得到合格的溶出液，然后进行蒸发和结晶，析出结晶氯化铝产品，通过煅烧得到氧化铝产品，但是酸的大量使用严重腐蚀设备，难以实现大规模工业化生产，酸碱联合法的工艺流程则更为复杂，碱的消耗量大。

发明内容

针对现有技术对粉煤灰利用存在的问题，本发明提供一种高铝粉煤灰高温碱浸生产超白氢氧化铝及副产品的方法，目的是通过对粉煤灰进行两段预脱硅和高温碱浸的方式生产超白氢氧化铝并副产硅灰石及铁化水榴石，避免高铝粉煤灰在提取氢氧化铝过程中的低铝硅比烧成温度难于控制的高温烧结过程，同时降低能耗，提高粉煤灰的综合利用价值。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）将高铝粉煤灰球磨至粒度200目以下，与循环NaOH溶液和铝酸三钙混合均匀，混合液中Al₂0₃浓度为13~14g/L，αk=30，于80~105℃进行一段常压脱硅0.5~1.0h，得到一段脱硅液和一段脱硅渣，然后在130~160℃，0.27~0.62MPa的条件下对一段脱硅渣进行二段中压脱硅0.5~1.0h，得到二段脱硅渣和二段脱硅液，将一段脱硅液与二段脱硅液混合，向混合后的脱硅液中加入石灰乳进行苛化反应，石灰乳的加入量为混合后脱硅液体积的38~42%，得到硅灰石浆液，对硅灰石浆液分离洗涤，得到固体硅灰石和NaOH溶液，以得到的NaOH溶液作为循环NaOH溶液，与返回初始步骤与粉煤灰混合；向固体硅灰石加入占固体硅灰石体积5.0~8.0%的石灰乳进行脱碱，然后采用乙酸酸洗，控制酸洗后硅灰石PH值为6.9~7.1，于230~280℃保温停留8~10h，再经过烘干后，得到硅灰石产品；