[发明专利]一种由Shell炉煤气化粉煤灰浸出氧化铝的方法

说明书

本发明公开了一种由Shell炉煤气化粉煤灰浸出氧化铝的方法，此方法是通过在粉煤灰中添加计量的CaCl₂和Ca(OH)₂复合活化剂，在700～900℃下焙烧0.5～2.5h，焙烧熟料经水洗去除过量的CaCl₂，再按液固比2～6:1加入质量浓度为20～50％的硫酸溶液，在常压、≤95℃条件下搅拌反应2～5h提取氧化铝。采用本发明技术，氧化铝浸出率高达95％以上，且过量的CaCl₂活化剂可采用水洗焙烧熟料回收利用。与现有粉煤灰活化技术相比，本发明具有焙烧温度相对较低、氧化铝浸出率高、渣量少、活化剂成本低等多重优点。

技术领域

本发明涉及粉煤灰的精细化综合利用技术，尤其涉及煤气化粉煤灰的综合利用，以煤气化粉煤灰为原料，添加复合活化剂中温焙烧后酸浸浸出氧化铝。

背景技术

近年来，我国氧化铝产能一直处于高速增长状态，截至2017年我国氧化铝产能已经达到7,713万吨，占全球总产能的50％以上。目前，我国的氧化铝仍主要采用拜尔法由铝土矿生产(乔秀臣,于建国,周华梅,等.一种低温活化粉煤灰的方法及其应用[P].中国专利:20096055013.8,2009-12-23.)。虽然我国铝土矿资源达到40.8亿t(截止2015年)，但多以难磨、难溶、A/S＜5的一水硬铝石型铝土矿为主，且大部分品位较低，氧化铝行业要通过大量进口铝土矿来维持其发展，因此，如何经济高效地利用低品位铝土矿或寻找铝土矿的替代资源一直是中国氧化铝行业所面临的主要问题。

粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的一种工业固体废弃物，其主要化学成分为Al2O3和SiO2(其中，Al2O3含量一般在17％～35％)，是一种十分重要的非传统氧化铝资源。若能对其进行综合利用，有效提取粉煤灰中的氧化铝，既可解决粉煤灰大量堆存带来的严重环境污染问题，又能“变废为宝”，从而获得较好的环境效益和经济效益。

目前已报道的粉煤灰提铝方法主要包括碱法和酸法两大类。

碱法包括石灰石烧结法(吴永峰.石灰石烧结法从CFB灰中提取氧化铝[J].环境保护与循环经济,2017,37(04):38-44.)、碱石灰烧结法(王佳东,翟玉春,申晓毅.碱石灰烧结法从脱硅粉煤灰中提取氧化铝[J].轻金属,2009(06):14-16.)等，焙烧后再经水浸或酸浸分离提取其中的铝、硅等主要有价元素。碱法工艺普遍存在能耗大、渣量大等缺点，难以实现工业化。

酸法(李瑞冰,李鑫,吴楠,等.一种利用电厂粉煤灰制取氧化铝的方法[P].中国专利:201210102794.3,2013-01-02.)是指在一定条件下，将粉煤灰与适当的无机酸(HCl、H2SO4、HNO3等)进行酸浸反应，实现铝、硅等主要有价元素的有效分离和富集。由于粉煤灰中的铝常以化学稳定的莫来石和铝硅玻璃相存在，使得粉煤灰中氧化铝等可溶性成分的反应活性较低。为有效提高粉煤灰中的氧化铝等可溶性成分的浸出率，所报道的技术方法主要有如下两类：

(1)助溶酸浸法

采用高温、加压(陈德,凌文,郭昭华,等.一种由粉煤灰提取氧化铝的方法[P].中国专利:201110103782.8,2011-08-10.)，添加助溶剂(主要为氟化物)等(张小东,赵飞燕,郭昭华,等.氟化钾助溶法对粉煤灰中氧化铝溶出率的影响研究[J].煤炭与化工,2017,40(01):30-33.)来提高氧化铝等可溶性成分的浸出率，前者对设备材质要求高、能耗大，而后者易对环境造成二次污染，且操作也有一定的危险性，限制了该法的工业化应用。

(2)助剂焙烧活化酸浸法

在酸浸前对粉煤灰进行焙烧活化，过程中通过添加不同的氯化物、钠盐、硫酸盐等活化助剂以提高粉煤灰中氧化铝等可溶性成分的浸出率。相比于助溶酸浸法，助剂焙烧活化法具有氧化铝浸出率高、可规模化应用的明显优势。