专利名称：一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备结晶氯化铝的方法，尤其是一种以粉煤灰为原料制备低铁结 晶氯化铝的方法。
背景技术：
粉煤灰是燃煤电厂排出的废弃物，我国是以煤炭为主要能源的国家，每年从电厂 排放的粉煤灰高达上亿吨，粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，如何处理 和利用粉煤灰成为一个十分重要的问题。另一方面，粉煤灰中含有多种可以利用的组分，研 究表明，循环流化床粉煤灰中通常含有30-50%的铝(以氧化铝计)，在资源日益匮乏的今 天，从粉煤灰中提取铝，制备结晶氯化铝是使粉煤灰变废为宝、综合利用的有效途径，具有 很好的社会效益和经济效益。目前，低铁结晶氯化铝的制备方法通常是以经过除铁后的氢氧化铝或氧化铝为原 料，与盐酸反应制得，其原料来源单一，生产成本高。而以粉煤灰为原料直接制备的结晶氯 化铝通常含有铁等杂质，很难用一般方法去除。CN200710055504. 3公开了一种以循环流化床粉煤灰为原料制备结晶氯化铝的方 法，该方法采用直接酸溶的工艺从循环流化床粉煤灰中制得氯化铝溶液，在沉降槽中使渣 液分离得到上清液，上清液浓缩结晶后，再经过喷雾干燥进一步制得固体结晶氯化铝产品。 由于粉煤灰中的铁极易溶解于酸，而在该方法中，没有必要的除铁的措施，因此会导致产物 结晶氯化铝中的含铁量高，而铁的存在会对结晶氯化铝产品的物理和化学性质产生不利影 响。目前尚没有用粉煤灰直接生产低铁结晶氯化铝的方法，因此，有必要设计一种以 粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，以便克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足提供一种以粉煤灰为原料制备低铁 结晶氯化铝的方法。本发明所提供的以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，包括以下步骤(1)将粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量为20-40wt%的浆料，经湿法磁 选除铁和固液分离后得到滤饼；(2)将步骤(1)所得滤饼中加入盐酸进行酸溶，再经固液分离与洗涤后得到酸浸 液；(3)将步骤( 所得酸浸液通入树脂柱除铁制得氯化铝精制液；(4)对步骤C3)所得精制液进行减压浓缩，浓缩后的液体冷却析出结晶氯化铝，经 固液分离和干燥后，得到结晶氯化铝产品。下面进一步详细说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。步骤⑴将粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量为20-40wt%，优选30-35wt%的浆料，通过磁选机进行磁选至粉煤灰中的氧化铁含量(以三氧化二铁计)降低 至1. 以下，经固液分离得到固含量为25-50wt%，优选30-45衬％的滤饼。所述磁选机可以选用各种常用的适于粉质物料除铁的磁选设备。优选地，所述磁 选机为中国发明申请201010112520. 3号中公开的用于粉煤灰除铁的立环磁选机，该磁选 机包括转环、感应介质、上铁轭、下铁轭、励磁线圈、进料口、尾矿斗和冲水装置，感应介质 安装在转环中，励磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围，以使上铁轭和下铁轭成为一对产生 垂直方向磁场的磁极，所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环下方的环内、环外两侧，其中， 所述感应介质为多层钢板网，每层钢板网由丝梗编成，所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述 上铁轭与进料口连接，所述下铁轭与用于出料的尾矿斗连接，所述冲水装置位于转环上方。所述立环磁选机的磁选条件为场强1. 0-2. 0万GS，优选1. 5-1. 75万GS、电流 30-40A。所述磁选过程可重复2-4次，优选2-3次。步骤O)将步骤(1)所得滤饼在耐酸反应釜中加入浓度为20-37wt%，优选 20-30wt%的盐酸进行酸溶，盐酸中HCl和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4 1-9 1，优 选4.5 1-6 1、溶出温度为100-200°C，优选130-150°C、溶出压力为0. 1-2. 5MPa，优选 0. 3-1. OMPa、溶出时间为0. 5-4. 0h，优选1. 5-2. 5h，再经固液分离与洗涤，得到酸浸液。所述反应釜的内衬为搪瓷、氟塑料、聚四氟乙烯、哈氏合金中的一种。所述酸浸液PH值优选为1-3。所述固液分离可采用任何常用的固液分离方法，例如，使用沉降、减压过滤、加压 过滤均可。所述洗涤采用常规洗涤方法，用水对酸溶渣进行洗涤。所述洗涤过程可重复2或 2次以上，例如2-4次，至酸溶渣接近中性为止，例如，酸溶渣的PH值为5-6左右。步骤(3)将步骤( 所得酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行深度除铁制得氯 化铝精制液，处理温度为室温_90°C，优选60-80°C、酸浸液流速为1-4倍树脂体积/小时， 优选2-3倍树脂体积/小时；酸浸液以下进上出的方式通过树脂柱，溶液在树脂空隙中呈活 塞状向上流动。树脂柱可以采用单柱或双柱串连的方式。所述大孔型阳离子树脂可选用常规大孔型阳离子树脂，均可达到本工艺的除铁目 的，进一步优选 D001,732,742, JK008, 7020H, 7120H, SPC-I 中的任一种。当所述大孔型阳离子树脂吸附饱和后，可采用常规的洗脱和再生使树脂恢复吸 附能力。洗脱条件为洗脱剂采用水或2-10wt%，优选3-5wt%的盐酸，洗脱温度为室 温-60°C，洗脱剂用量为1-3倍树脂体积，洗脱剂流速为1-3倍树脂体积/小时，洗脱时洗 脱剂以上进下出的方式通过树脂柱；再生时采用2-10wt%，优选3-5wt%的盐酸，温度为室 温-60°C，盐酸用量为1-2倍树脂体积，盐酸流速为1-3倍树脂体积/小时，再生时盐酸以上 进下出的方式通过树脂柱。步骤(4)对步骤( 所得精制液进行减压浓缩，浓缩压力为-0. 03-0. 07MPa,优 选-0. 04-0. 06MPa、浓缩温度为50_110°C，优选70_80°C，浓缩后的液体冷却析出结晶氯化
铝，经固液分离和干燥后，得到结晶氯化铝产品。所述负压浓缩在浓缩罐内进行，可采用常规浓缩设备，内衬为搪瓷或聚四氟乙烯 的浓缩罐。
所述步骤(4)在冷却时，控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原重量的40%至 65%之间，使得大部分氯化铝结晶析出，而少量氯化铁等杂质由于浓度较低，仍留在溶液当 中。剩余母液返回精制液重新浓缩结晶。当母液循环到一定次数，杂质含量较高时，需要对 母液重新进行树脂除铁处理，或另作它用。所述固液分离及干燥可采用常规操作方法，使用离心分离或真空带式过滤，干燥 温度优选为70-100°C。与现有技术相比较，本发明所具有的有益效果是1、采用循环流化床粉煤灰为原料制备结晶氯化铝，原料来源广泛，成本低。从粉煤 灰这种工业废弃物中提取具有高附加值的结晶氯化铝产品，具有很好的经济效益和社会效
■、Λ
frff. ο2、采用中温(100-20(TC )酸溶的方法从粉煤灰中提取铝，对铝的提取率高，达到 80%以上，原料利用率高，产生的残渣量小。3、采用磁选和树脂吸附联合的方法实现铁的去除，此方法操作步骤简单，生产成 本低，除铁效果好。4、本发明所得到的结晶氯化铝产品为纯白色晶体，其AlCl3 · 6H20含量大于等于 96wt%，铁(Fe)含量低于2X KT5Wt%，水不溶物含量小于等于0. 06wt%，均优于中华人民 共和国化工行业标准《HG/T3251-2002工业结晶氯化铝》中对结晶氯化铝一级品的要求。其 中铁含量更是比上述标准低约3个数量级。可用于医药、精密铸造、精细化工以及用于制备
高纯氧化铝等。
具体实施例方式下面通过实施例进一步详细说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到 任何限制。原料采用某热电厂产出的循环流化床粉煤灰，其化学成分如表1所示。表1循环流化床粉煤灰化学成分(wt % )
权利要求
1.一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，包括以下步骤(1)将粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量为20-40wt%的浆料，经磁选除铁和 固液分离后得到滤饼；(2)将步骤(1)所得滤饼中加入盐酸进行酸溶，再经固液分离与洗涤后得到酸浸液；(3)将步骤( 所得酸浸液通入树脂柱除铁制得氯化铝精制液；(4)对步骤C3)所得精制液进行减压浓缩，浓缩后的液体冷却析出结晶氯化铝，经固液 分离和干燥后，得到结晶氯化铝产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)通过磁选机进行磁选至 粉煤灰中的氧化铁含量降低至1.0wt%以下，经固液分离得到固含量为25-50wt%，优选 30-45wt%& 滤饼。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁选机为立环磁选机，包括转环、感 应介质、上铁轭、下铁轭、励磁线圈、进料口、尾矿斗和冲水装置，感应介质安装在转环中，励 磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围，以使上铁轭和下铁轭成为一对产生垂直方向磁场的磁 极，所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环下方的环内、环外两侧，其中，所述感应介质为多 层钢板网，每层钢板网由丝梗编成，所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述上铁轭与进料口连 接，所述下铁轭与用于出料的尾矿斗连接，所述冲水装置位于转环上方。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述立环磁选机的磁选条件为场强 1. 0-2. 0 万 GS，优选 1. 5-1. 75 万 GS。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入浓度为 20-37wt %，优选20-30wt %的盐酸进行酸溶，盐酸中HCl和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为 4:1-9: 1，优选4.5 1-6 1、溶出温度为100-200°C，优选130-150°C、溶出压力为 0. 1-2. 5MPa，优选 0. 3-1. OMPa,、溶出时间为 0. 5-4. 0h，优选 1. 5-2. 5h。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)得到PH值为1-3的酸浸液。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的树脂为大孔型阳离 子树脂，处理温度为室温-90°C，优选60-80°C、酸浸液流速为1-4倍树脂体积/小时，优选2-3倍树脂体积/小时。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述大孔型阳离子树脂选自D001，732， 742，JK008，7020H，7120H，SPC-1 中任一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中当大孔型阳离子树脂 吸附饱和后，经洗脱和再生使树脂恢复吸附能力，洗脱剂采用水或浓度为2-10wt%，优选3-5wt%的盐酸，洗脱剂用量为1-3倍树脂体积，洗脱剂流速为1-3倍树脂体积/小时， 洗脱温度为室温-60°C，洗脱时洗脱剂以上进下出的方式通过树脂柱；再生时采用浓度为 2-10wt %，优选3-5wt %的盐酸，盐酸用量为1-2倍树脂体积，盐酸流速为1-3倍树脂体积/ 小时，再生温度为室温-60°C，再生时盐酸以上进下出的方式通过树脂柱。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中浓缩压力 为-0. 03—0. 07MPa，优选-0. 04—0. 06MPa、浓缩温度为 50_110°C，优选 70-80"C。
11.根据权利要求1_4、6、8或9中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)在冷 却时，控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原重量的40%至65%之间。
全文摘要
本发明提供一种以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，包括步骤(1)将粉煤灰粉碎后进行湿法磁选除铁；(2)将磁选后的粉煤灰与盐酸进行反应得到酸浸液；(3)将酸浸液通入树脂柱深度除铁制得氯化铝精制液；(4)将氯化铝精制液浓缩、结晶，经固液分离和干燥后，得到结晶氯化铝产品。本发明原料来源广泛，原料利用率高，操作步骤简单，生产成本低，通过本发明方法所制得的结晶氯化铝产品为纯白色晶体，其AlCl3·6H2O含量大于等于96wt％，铁(Fe)含量低于2×10-5wt％。
文档编号C01F7/56GK102145907SQ201110103768
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年4月27日
发明者凌文, 张培萍, 李楠, 池君洲, 赵以辛, 郭昭华, 魏存弟 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司