[发明专利]一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，属于资源再生技术领域。

背景技术

高铝粉煤灰是我国潜在的氧化铝资源，近年来，多家科研单位和企业针对高铝粉煤灰提取氧化铝进行了科技攻关和产业化探索，目前较为成熟的是采用预脱硅－碱石灰烧结法。内蒙古一家公司利用高铝粉煤灰年产24万吨氧化铝的示范生产线已经投入运行，目前运行状况正趋于稳定。但根据预脱硅-碱石灰烧结法的工艺要求，利用铝硅比为2.0的脱硅粉煤灰生产1吨氧化铝，大约需要消耗3.5吨左右的石灰石，如果大规模生产的话，将引发石灰石采矿、运输、堆存以及硅钙渣量过大等诸多困难。

最近几年，关于低铝硅比矿物提取氧化铝的研究展开较多，例如专利号为CN102249253A、发明名称为“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法”和专利号为CN101966999A、发明名称为“高铝粉煤灰两步碱溶法提取氧化铝和白炭黑的方法”的专利，都是采用先提硅后提铝的思路，提高元素利用，但是两者能耗高，渣量大，特别是后者的提取氧化铝的效率低；专利号为CN101928025A的“串联法生产氧化铝的方法”的专利介绍了对铝土矿拜尔法溶出得到铝硅重量比为1.0～2.0的拜尔法赤泥，向拜尔法赤泥中加入碳酸钠、石灰石或石灰烧结得到烧结熟料；将烧结法溶出浆液与拜耳法溶出矿浆混合并进行稀释和脱硅然后得到氧化铝。运用此方法须向拜耳法赤泥中加入碳酸钠，同时两种矿浆混合，物料流量较大。

综上所述，目前我国粉煤灰提取氧化铝技术存在能耗高、渣量大、原料配料繁琐等问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，以实现降低能耗、减少渣量排放，同时操作简单易行。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，包括：

步骤A，将高铝粉煤灰和碱液混合进行第一溶出处理，温度为200-270℃，碱液浓度为200-300g/l，混合液固含量为150-400g/l，将所述第一溶出处理获得的混合液固液分离获得初级硅钙渣和第一溶出液；

步骤B，将所述初级硅钙渣与石灰石混合获得碱比0.90-0.98、钙比1.4-1.9的混合料，将所述混合料进行煅烧后和溶出调整液混合进行第二溶出处理，将所述第二溶出处理获得的混合液固液分离获得硅钙渣和第二溶出液；

步骤C，将所述第一溶出液和第二溶出液混合，进行种分和碳分处理并经焙烧后获得氧化铝。

本发明提供的方法中，分两次将高铝粉煤灰中的氧化铝进行溶出提取，首先利用高铝粉煤灰和碱液溶液直接进行第一溶出反应，将其中的50％左右的氧化铝提取出来，减小了后续系统物料流量；将含有剩余氧化铝的初级硅钙渣加入石灰石后进行煅烧，大大降低回转窑的能耗。该方法中，两次溶出原料配料简单，比传统低铝硅比拜耳法与烧结法提取氧化铝的效率更高，渣量更低，具有明显的社会效益和经济效益，因此具有较好的产业化推广价值。

本发明提供的方法中，高铝粉煤灰中氧化铝含量不低于43％。碱液的种类不做限制，能与SiO₂和Al₂O₃反应生成可溶性铝酸盐和硅酸盐即可，通常可使用氢氧化钠作为碱液。

步骤A中，第一溶出处理中发生的反应为：

SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O(1)

Al₂O₃+2NaOH＝2NaAlO₂+H₂O(2)

根据式(2)，碱液不能再进一步溶出氧化铝生成铝酸钠时反应停止，处理时间可视反应情况而定，通常为0.5-5小时。经过第一溶出处理后，能够将高铝粉煤灰中部分氧化铝提取出来，经反应转化为铝酸钠进入第一溶出液中，剩余的氧化铝需通过后续步骤进行进一步溶出。

在本发明的一个实施例中，将高铝粉煤灰和碱液混合进行第一溶出处理之前，还可包括使用碱液对所述高铝粉煤灰进行预脱硅处理，条件为温度65-80℃，碱液浓度为80-100g/l，处理时间为2-4小时。以预先脱出高铝粉煤灰中无定形SiO₂，减小了物料流量，提高了铝硅比。

步骤B中，第一溶出处理获得的初级硅钙渣和石灰石混合后煅烧，煅烧条件通常为1000-1300℃下处理0.5-3小时。该煅烧过程中发生的反应如式(3)所示，生成的熟料中主要含有硅酸二钙，铝酸钠等物相。