[发明专利]一种预富集粉煤灰中铝锂镓的方法

说明书

本发明公开了一种预富集粉煤灰中铝锂镓的方法，涉及对固体废弃物粉煤灰资源化利用的技术领域；所述预处理方法包括粉煤灰悬浮液配置、磁选、筛分、浓缩、重选、干燥过程；本发明在粉煤灰不进行化学反应的前提下，利用粉煤灰自身磁性、粒度、密度的性质，进行磁选‑筛分‑重选的联合分选方法，使进入提取工艺的粉煤灰中铝、锂、镓预富集，条件温和且操作简单，显著提高粉煤灰颗粒中的铝、锂、镓含量，可用于从粉煤灰提取铝锂镓时对粉煤灰预处理的过程，可对铝锂镓元素进行有效预富集。

技术领域

本发明涉及对固体废弃物粉煤灰资源化利用的技术领域，尤其涉及一种磁选-筛分-重选使粉煤灰中铝锂镓预富集的方法。

背景技术

电厂的煤粉在高温燃烧的过程中，碳、硫、磷、氮等挥发份大多以气体的形式排入大气，储存在有机碳中的能量转化为热能，而无机组分则在经历了骤热骤冷的两次温度突变之后，熔融、聚合形成粉煤灰粒经过除尘设备分离而被收集，即称为粉煤灰。粉煤灰作为一种工业固体废弃物，一种直接用于建筑工程、基础工程和农业等领域原材料，这种用途的吃灰量较大，但没有充分发挥粉煤灰的作为二次资源的自身价值。二是将粉煤灰作为一种宝贵的再生资源，针对粉煤灰的具体特点，将粉煤灰按照一定的工艺进行处理，然后从粉煤灰中提取高附加值的产品。粉煤灰中一般富含多种有用的主微量元素，其中铝是国家战略性矿产资源，在我国优质铝土矿的急剧减少导致铝资源供应紧张；锂被广泛用于原子反应堆、新能源电池等，是现代高新科技的支撑；镓被称为“电子工业的粮食”。长期以来铝、锂、镓资源的储备量达不到市场所需，粉煤灰联合提取铝、锂、镓既可以在很大程度上挖掘这类粉煤灰的潜力，提高其综合利用水平，又能拓宽产品渠道，增加产值，从而降低每吨氧化铝的生产成本，增加其在市场上的竞争力，为当地带来较大的经济效益。

国外利用粉煤灰提取氧化铝的研究起步较早，早在20世纪50年代，波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克教授以高铝煤矸石或高铝粉煤灰（Al₂O₃>30%）为主要原料，采用石灰石锻烧法，从中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥，取得了一些研究成果，并于1960年在波兰获得两项专利。从粉煤灰中提取氧化铝的方法按主要添加剂的酸碱性来说可分为酸法，碱法。酸法较有代表性的方法是硫酸浸取法，该方法用一定浓度和体积的H₂SO₄在一定温度下将粉煤灰进行溶解，Al以Al₂(SO₄)₃的形式从粉煤灰中浸出，加入(NH₄)₂SO₄生成(NH₄)₂AlSO₄12H₂O，最后加热得到Al₂O₃。碱法具有代表性的方法是拜耳法，用浓NaOH溶液将Al(OH)₃转化为NaAl(OH)₄，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝析出。关于粉煤灰提取锂、镓及联合协同提取铝、锂、镓的方法亦有研究，专利CN103382531B公开了“一种从高铝粉煤灰生产氧化铝工艺母液中富集镓的方法”，CN102923742和CN102923743分别公开了一种碱法焙烧和酸法焙烧提取锂的方法，CN107758714A公开了一种粉煤灰中铝硅锂镓联合法协同提取的方法。

以上所述方法，其中酸法H₂SO₄的大量使用对设备的耐腐蚀性要求较高使得该方案难以产业化，碱法中的NaOH溶液的添加造成能耗过高。因此提高进入提取工艺粉煤灰中铝锂镓的含量，减少进入提取工艺的处理量尤为重要，而目前尚未有高效的预富集方法。