[发明专利]一种高铝粉煤灰生产无水氯化铝的精制工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铝粉煤灰生产无水氯化铝精制工艺，属于粉煤灰综合利用领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂在煤炭经锅炉燃烧后排出的固体废料，也是我国排放量最大的工业废渣。通常燃烧1吨煤，产生20～30%的粉煤灰，目前我国年排放粉煤灰约4亿多吨，粉煤灰累计堆存量在20亿吨以上，严重污染环境，浪费资源。粉煤灰中氧化铝含量通常在40～50%，与铝土矿中的氧化铝含量相当，急需找到一种经济合理的方法，使其能够综合利用。

目前国内无水氯化铝的制备方法主要是用铝锭直接氯化，少数企业采用铝土矿氯化。随着粉煤灰综合利用工作的开展，研究出了用粉煤灰直接氯化生产无水氯化铝的方法，但是生产出来的无水氯化铝纯度不高，且工艺流程较为复杂。本发明通过研究寻找到一种用粉煤灰生产高纯无水氯化铝的精制工艺，该方法有能耗低，工艺流程短，产品无水氯化铝纯度高等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高铝粉煤灰生产无水氯化铝的精制工艺方法，以克服现有技术存在的无水氯化铝纯度不高、且工艺流程较为复杂等不足。

本发明的技术方案是：以氧化铝含量≥25%的高铝粉煤灰为原料，配以碳值还原剂，并通入氯气进行氯化反应，氯化炉出来的混合气体通过冷却和蒸馏、精馏处理后，制得符合国家标准的无水氯化铝产品。

所述碳值还原剂应为含碳量大于84%的固态碳值还原剂，一般常用石油焦，也可用煤或碳粉等代替。

氯化反应中的氯气浓度≥99.5 (体积百分数)。

高铝粉煤灰和碳值还原剂和氯气的配比，根据原料高铝粉煤灰中物料成分计算，由于本发明中氧化铝仅仅要求含量≥25%，其他成分未知，所以配料比的范围浮动会很大，需要根据粉煤灰的具体成分而定。还原反应的温度在800～1000℃，反应压力根据具体物料成分用流体力学计算。

从氯化炉出来的混合气体，采用两级收尘器冷却，冷却后气体温度在320～400℃，杂质类MgCl₂、CaCl₂、NaCl、KCl、FeCl₂以固体渣方式从氯化炉除去。

经过两级收尘器冷却得到的气体进入一级分离塔进行蒸馏，温度控制在200～250℃，高沸点杂质MgCl₂、CaCl₂、NaCl、KCl、FeCl₂、FeCl₃以固态形式从分离塔底排出，余下气体从塔顶进入二级分离塔。

气体进入二级分离塔进行精馏，温度控制在150～170℃，低沸点杂质TiCl₄、SiCl₄以气态形式从塔上部排出，无水氯化铝从分离塔下部排出。

从二级分离塔排出的气态杂质，捕集降温至70～90℃，得到固体返回到氯化处理，尾气用碱液处理后用风机送入烟囱排放。

本发明的技术特点如下：

1）本发明是一种全新的、以粉煤灰为原料生产无水氯化铝的精制工艺；

2） 氯化尾气经过两级冷却，一级蒸馏和精馏，产品品位满足国家合格品以上标准（≥98.5）；

3）二级分离塔排出尾气进行捕集，固体返回氯化处理，提高物料利用率；

4）尾气用碱液处理，排放满足国家环保标准；

5）本发明采用的技术具有原料价廉易得、产品纯度高、易于工业大型化生产等特点。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

本发明的工艺方法以含铝粉煤灰为原料，配上一定量碳值还原剂和氯气，在氯化炉中发生氯化反应。氯化反应后从氯化炉排出的气体主要有：MgCl₂、CaCl₂、NaCl、KCl、TiCl₄、SiCl₄、FeCl₃、FeCl₂、AlCl₃、CO、CO₂、N₂、COCl₂、Cl₂等，未反应完全的炉渣主要有：SiO₂、CaO和MgO等。

氯化炉出来的混合气体经过两级收尘器冷却，温度降低到320～400℃，使MgCl₂、CaCl₂、NaCl、KCl、FeCl₂等杂质大部分以固体的方式除去；两级冷却后气体进入一级分离塔进行蒸馏，进一步除少量MgCl2、CaCl2、NaCl、KCl、FeCl₂和大量FeCl₃等高沸点杂质，要求温度在200～280℃；然后从一级分离塔塔顶出来的气体进入二级分离塔进行精馏，温度控制在150～170℃，可除TiCl₄、SiCl₄等低沸点杂质。气态物质由二级分离塔上部排出，精制好的AlCl₃则以固态形式由塔下部排出。二级分离塔塔顶排出的气态物质在捕集器降温至70～90℃，固体返回氯化炉处理。最后剩余的气体主要是CO、CO₂、N₂、COCl₂、Cl₂等，它们在AlCl₃中的溶解度不大，进入尾气处理系统用碱液洗涤净化处理，其中生成的氯化钠和次氯酸钠等返回氯碱车间回收利用，尾气达到国家排放标准后经尾气风机送入烟囱排入大气。