[发明专利]一种从粉煤灰中制备铝前驱物及其制备纳米氧化铝的方法

说明书

本发明公开了一种从粉煤灰中制备铝前驱物的方法，其步骤为：（1）将质量分数为1‑80%的硫酸氢铵溶液与粉煤灰按质量比1‑20：1，搅拌均匀；（2）将混合溶液放于水热反应釜中，置于50‑400℃下反应1‑45h；（3）将混合液室温下冷却，通过抽滤分离，得到上清液；（4）在上清液中加入分散剂，所得沉淀通过离心分离，干燥后即为纳米氧化铝前驱物。本发明还公开了一种使用上述前驱物制备纳米氧化铝的方法。本发明通过将硫酸氢盐溶于水，使得反应处于液相反应，液相反应比固相反应更为容易进行，反应也更完全。通过反应制得粒度均匀，颗粒很细的纳米氧化铝前驱体，这为制备粒度均匀的纳米氧化铝提供了良好的铝源。

技术领域

本发明属于化工提取氧化铝技术领域，具体涉及一种从粉煤灰中制备纳米氧化铝的方法。本发明还包括使用铝前驱物制备纳米氧化铝的方法。

背景技术

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。[1]我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前从粉煤灰中提取氧化铝主要有石灰石烧结法、拜耳法、碱溶法、酸法、碱石灰烧结法、酸碱联合法、硫酸氢铵或硫酸铵焙烧法等。其中，石灰石烧结法是将高铝粉煤灰与石灰石磨细后按配比混合均匀，在1320～1400℃下烧结反应，得到铝酸钙，在适当温度下通过碳酸钠溶液溶出铝酸钠，但是在提取氧化铝的同时，会产生大量的硅钙渣，每生产1吨氧化铝要产生10吨左右的硅钙渣；其次，需要高温煅烧，属高能耗技术，对工艺流程及设备的要求高，成本也较高。拜耳法是以含大量游离氢氧化钠的循环母液处理铝矿石，溶出氧化铝，获得铝酸钠溶液，采用晶种分解方法使溶液中的氧化铝成为氢氧化铝结晶析出，母液经蒸发后返回用于循环浸出铝土矿，由于碱溶过程中产生渣量过大，使碱的回收率降低，造成成本上升，且强碱对设备腐蚀性大。酸法是采用无机酸处理高铝粉煤灰，生产相应的铝盐，进而制取氧化铝或其它产品，但由于酸法在实际生产中需要耐酸设备，而耐酸设备造价都不菲，因此也不符合批量生产应用。碱石灰烧结法是将高铝粉煤灰与石灰石和纯碱混合均匀，经高温烧结生成铝酸钠和硅酸二钙进而提取氧化铝。酸碱联合是指用酸(包括硫酸法、盐酸法和硫酸铵法)与细磨后粉煤灰按一定比例混合，在焙烧溶出、或在高温高压下浸出，反应后经固液分离、结晶制备出含杂质较多的相应晶体，再经氨水调节得到含杂质较多的粗氢氧化铝，粗氢氧化铝再经拜耳法制得冶金级氧化铝。硫酸氢铵或硫酸铵焙烧法是用一定比例的硫酸氢铵或硫酸铵与粉煤灰混合，在一定温度下焙烧，粉煤灰中氧化铝可以反应溶出，而二氧化硅不反应，这既保证了提取量又保证了目标产物的纯度，但是由于硫酸氢铵或硫酸铵在高温下会分解产生大量氨气，需要设计吸收塔，否则对污染环境，增加了生产成本。综上所述，上述方法存在能耗高，需耐酸碱设备，目标产物提取率低；产生灰渣量大，形成二次污染；且产物纯度不高，粒度过大，难以制备有更大经济效益的纳米材料的问题。由于上述问题在实际生产中很难解决，因而高铝粉煤灰提取氧化铝一直未能取得实质性进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有从粉煤灰中提取硅铝条件苛刻、能耗高的问题，提供一种在温和条件下从粉煤灰中提取硅铝的方法。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，

一种从粉煤灰中制备铝前驱物的方法，其步骤为：

（1）对粉煤灰进行预处理，将质量分数为1-80%的硫酸氢盐溶液与粉煤灰按质量比1-20：1，搅拌均匀；

（2）将混合溶液放于水热反应釜中进行水热工艺处理，于50-400℃下反应1-45h；