一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种固体废弃物利用技术，尤其从粉煤灰中提取氧化铝的技术。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰的主要化学组分为二氧化硅、氧化铝。在我国部分地区粉煤灰中氧化铝含 量已超过40%，可作为铝矿资源利用。目前，从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要涉及碱法、 碱石灰烧结法、酸法、酸碱联合法和硫酸铵法。
[0003] 碱法的原理是在强碱作用下，粉煤灰中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠，铝酸钠经 水溶得到偏铝酸钠溶液，通过种分或碳分的方法制取氢氧化铝，最后煅烧得到氧化铝。
[0004] 碱石灰烧结法的原理是在有氧化钙存在条件下，用碱分解粉煤灰，使其中大部分 硅与钙反应生成不溶的硅钙化合物，与同时生成的铝酸钠在水溶条件下分离，再由偏铝酸 钠溶液制备氧化铝。
[0005] 酸法工艺是在强酸性条件下，将氧化铝溶出，实现与硅质氧化物的分离，再经进一 步除杂获得氧化铝产品。具有代表性的是浓硫酸法和流化床灰的盐酸酸溶法。
[0006] 酸碱联合法是在酸溶基础上，将得到的酸性铝盐经浓缩结晶一热分解得到含杂质 (铁等）的氧化铝混合物，再经碱溶，分离除铁，得到精制铝酸钠溶液，在此基础上制备氧化 错。
[0007] 除以上方法外，也有采用硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的报道和专利。如专利 CN1868884公开了一种"粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑的方法"，将粉煤灰磨粉，活化 后加入硫酸铵，再在反应物中加入水，过滤，在滤液中加入氨气，得到氢氧化铝和氢氧化铁 混合沉淀，最后用氢氧化钠溶液将氢氧化铝沉淀融解后再通过加种碳分得到纯氢氧化铝， 最后烧制的氧化铝。采用硫酸铵为循环介质提取氧化铝，既克服了酸法（硫酸、盐酸）工 艺对设备腐蚀带来的危害和环境保护问题，又提高了氧化铝的提取率。专利CN101117228 公开了 "一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法"，涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝以及综合 利用提取氧化铝后残渣的工艺方法。其特征在于其方法是将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结， 所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵， 固体硫酸铝铵和氨气反应得到氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，得到固体的氢氧化铝， 氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续循环使用。专利 CN101734698A公开了"一种由含铝物料制备氧化铝的方法"，由铝土矿、高铁铝土矿、明矾 石、尚岭土、错巩土、粉煤灰、煤砰石、错灰、霞石、粘土等含错物料制备氧化错等广品的方 法，该方法包括以下步骤：（1)将含铝物料破碎，磨细后与硫酸铵混合焙烧；（2)焙烧产物 (熟料）水溶、过滤得到硫酸铝铵溶液和滤渣；(3)用氨对硫酸铝铵溶液除铁、沉铝或重结晶 制备氧化铝，同时回收硫酸铵；(4)滤渣制备二氧化硅产品，余渣含铁，作为炼铁原料。
[0008] 这三项发明均采用硫酸铵法提取氧化铝，经硫酸铵分解产生大量氨气，再经历液 相吸收形成硫酸铝铵、硫酸盐分解与三氧化硫吸收等多步骤气液过程实现循环。
[0009] 上述各种从粉煤灰中提取氧化铝方法各有利弊，大多采用腐蚀性极强的强酸、强 碱，对设备要求高，生产操作危险大，工艺繁杂。现有的硫酸铵法工艺较复杂，会产生大量氨 气和三氧化硫。目前工业化生产仍以传统的碱法为主。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种将粉煤灰中氧化铝活化溶 出，从而获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法。
[0011] 本发明所提供的将粉煤灰中氧化铝活化溶出的方法包括以下步骤：
[0012] (1)按照粉煤灰与硫酸氢盐质量比为1:0. 5?1:3. 0的比例将粉煤灰与硫酸氢盐 混合均匀，在密闭的反应容器中于180?450°C焙烧1?4小时进行物料活化；优选地，所 述硫酸氢盐为硫酸氢钠或硫酸氢钾；
[0013] (2)按照水与粉煤灰液固比为7?15L/kg的比例向上述活化后的物料中加入 60°C?100°C的热水，浸泡搅拌，在60?95°C进行固液分离和洗涤，得到含有硫酸铝的溶液 和非晶态二氧化硅。
[0014] 本发明所采用的原料粉煤灰为煤粉炉粉煤灰或循环流化床粉煤灰。当采用的原料 为煤粉炉粉煤灰时，步骤（1)中在密闭反应容器中的活化温度为300?450°C;当采用的原 料为循环流化床粉煤灰时，步骤（1)中在密闭反应容器中的活化温度为180?350°C。
[0015] 优选地，其中在进行步骤（1)之前将所述粉煤灰球磨。
[0016] 优选地，其中所述粉煤灰球磨后过200目筛。
[0017] 优选地，其中在步骤（1)中将粉煤灰与硫酸氢盐混合研磨。
[0018] 优选地，在步骤（2)中加入热水之前将活化后的粉煤灰冷却至100°C以下。
[0019] 优选地，其中步骤（2)中所述浸泡搅拌的温度为55°C至95°C;所述浸泡搅拌的时 间为0.5?1.0小时。
[0020] 采用本方法进行粉煤灰中氧化铝的溶出，煤粉炉粉煤灰中氧化铝的溶出率高于 85%，循环流化床粉煤灰中氧化铝的溶出率高于90%。
[0021] 本发明所得非晶态二氧化硅具有较高纯度和良好反应活性，可用于制备白碳黑、 气凝胶等产品。
[0022] 有益效果：本发明采用碱金属硫酸氢盐活化分解粉煤灰，由于碱金属硫酸氢盐在 低温不易分解产生挥发性气体，能够在密闭条件下进行反应，保证了固相反应的顺利进行， 从而提高了氧化铝的提取率。本发明的反应条件温和，硫酸氢盐的酸性小，对设备腐蚀性 小，不易分解，操作安全，易于实现各种物料循环。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合【具体实施方式】说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。
[0024] 原料采用某热电厂产出循环流化床粉煤灰和某电厂产出的煤粉炉粉煤灰，其化 学成分如表1所不。
[0025] 表1粉煤灰化学成分（wt% ) :1-循环流化床粉煤灰，2-煤粉炉粉煤灰
【主权项】
1. 一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出并获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法，其特 征在于，所述方法包括： (1) 按照粉煤灰与硫酸氢盐质量比为1:0. 5?1:3. O的比例将粉煤灰与硫酸氢盐混合 均匀，在密闭的反应容器中于180?450°C焙烧1?4小时进行物料活化； (2) 按照水与粉煤灰液固比为7?15L/kg的比例向上述活化后的物料中加入60°C? l〇〇°C的热水，浸泡搅拌，在60°C?95°C进行固液分离和洗涤，得到硫酸铝溶液和非晶态二 氧化硅。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，当采用的粉煤灰为煤粉炉粉煤灰时，步骤（1)中 在密闭反应容器中的焙烧温度为300?450 °C。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，当采用的粉煤灰为循环流化床粉煤灰时，步骤 (1)中在密闭反应容器中的焙烧温度为180?350°C。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫酸氢盐为硫酸氢钠或硫酸氢钾。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，在进行步骤（1)之前将所述粉煤灰球磨。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述粉煤灰球磨后过200目筛。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1)中将粉煤灰与硫酸氢盐混合研磨。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤⑵中加入热水之前将活化后的粉煤灰冷 却至100°C以下。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤⑵中所述浸泡搅拌的温度为55°C至95°C。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（2)中所述浸泡搅拌的时间为0. 5?I. 0 小时。
【专利摘要】本发明公开了一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出并获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法。本方法是将粉煤灰与硫酸氢盐混合后在密闭体系中煅烧分解，煅烧产物加水溶出，经固液分离后即获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。采用本方法粉煤灰中氧化铝提取率高于85％，反应条件温和，对设备腐蚀小。
【IPC分类】C01F7-02, C01F7-74, C01B33-12
【公开号】CN104556168
【申请号】CN201410806391
【发明人】郭昭华
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华准能资源综合开发有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日