专利名称：粉煤灰提铝残渣的脱碱方法
技术领域：
本发明涉及工业固体废弃物综合利用技术，尤其涉及一种粉煤灰提铝残渣的脱碱方法
背景技术：
随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物提取氧化铝越来越受到人们的重视。例如，鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中富含一水软铝石和高岭石等矿物，燃烧后所产生的粉煤灰中氧化铝含量高达50%左右，与中等品位铝土矿中氧化铝含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。据统计，内蒙古中西部地区高铝粉煤灰的潜在储量高达150亿吨。随着我国铝土矿资源日益短缺，从包括高铝粉煤灰在内的其它含铝资源中提取氧化铝越来越引起人们的关注。因此综合开发利用这些高铝粉煤灰资源中的铝硅元素，不仅可以保障我国铝工业的战略安全，还有利于当地的环境保护和发展具有重要战略意义的循环经济产业。目前，高铝粉煤灰生产氧化铝较为合理和成熟方法就是预脱硅碱石灰烧结法，这种预脱硅碱石灰烧结法会产生大量的粉煤灰提铝残渣。由于预脱硅碱石灰烧结法中Na2CO3 的引入，粉煤灰提铝残渣中的Na2O含量一般高达1. 3-2. 0%而无法得到有效利用，从而给这种生产方法带来了较大的困难和挑战，意味着消耗掉了一种废弃物又要产生基本等量的另外一种废弃物，并引发进一步的环境问题。因此，这类粉煤灰提铝残渣要想得到较好的利用，必须要对其进行脱碱处理。由于赤泥与硅钙渣化学性质和成分较为类似，所以脱碱的工艺方法具有一定的相似性。赤泥脱碱研究较为深入，例如申请专利号为200810231008.3(发明名称一种赤泥脱碱的方法)的专利，采用先稀硫酸处理然后再加石灰乳高压脱碱结合的方法，可将赤泥中的碱含量降低到符合生产水泥建材的技术要求。但是此专利所涉及的方法虽然可将赤泥中的碱含量降低到符合生产水泥建材的技术要求，但处理成本较高，难以进行大规模工业化推广。此外，专利号分别为95110552. 3 (公开号CN114U64，发明名称烧结法赤泥脱碱及其表面改性处理工艺)和200410049747. 2 (公开号1594093，发明名称一种拜耳法赤泥常压脱碱方法)的专利分别对烧结法和拜耳法赤泥采用了添加石灰乳脱碱的方法。上述两份专利，虽然处理方法相对较为简单，成本也相对较低，但这两种方法处理完之后，前者赤泥中代表碱金属元素，主要是Na和K)含量依旧高达0. 9-1. 1%，后者更高，都无法满足建材行业对碱含量的技术要求。粉煤灰碱石灰烧结法提铝残渣的化学性质和成分虽然与赤泥较为类似，但其物相组成及其碱金属元素赋存状态还是与赤泥纯在较大差异较大，因此，脱碱机理和工艺方法也应有一定的不同之处，目前关于类似提铝残渣的脱碱研究尚未见报道。
发明内容
本发明提供一种粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，用以解决现有技术中的缺陷，实现工艺简单、能耗低、物耗量少，脱碱提后的铝残渣中氧化钠含量能够满足建材行业中混合材添加料和水泥熟料原料对碱含量的要求，适于工业化推广。本发明提供的一种粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，包括如下步骤(1)将提铝残渣加水搅拌制得提铝残渣浆液；(2)在搅拌的情况下，缓慢的向提铝残渣浆液中加入电石渣，进行脱碱反应；脱碱的目的是要将提铝残渣中的非游离Na2O通过添加电石渣进行化学反应置换成游离态的可洗的NaOH，然后通过洗涤和液固分离就能实现降低Na含量，主要的脱碱反应如下 Na2O · CaO · Si03+Ca (OH) 2 (电石渣主要成分)=2Ca0 · SiO2 (C2S) +2Na0HNa20-Al203_Si02n+Ca (OH)2 = Ca0-Al203-Si02+Na0H(3)将脱碱反应后的提铝残渣浆液过滤、洗涤，得到脱碱提铝残渣。进一步地，步骤(1)中所述提铝残渣为经过三次洗涤的提铝残渣。进一步地，步骤C3)中洗涤采用一次新水，步骤C3)洗涤后的洗涤污水作为三次洗涤的洗液循环利用。步骤C3)中的洗涤污水作为下一批提铝残渣的三次洗涤的洗液循环使用，这将有效的提高水资源的利用率，减少废水的排放量。进一步地，步骤(1)中所述提铝残渣为粉煤灰碱石灰烧结法提铝残渣，步骤(1)所述提铝残渣中氧化钠质量百分含量为1. 3 2. 0%，水的质量百分含量为35 45%。进一步地，步骤(1)中所述提铝残渣干基与水的质量比为1. 5 3。步骤(2)中所述提铝残渣干基与电石渣干基的质量比为9 12 1。用于提铝残渣脱碱的电石渣中有效 Ca (OH) 2含量不低于85 %，Na20+0. 66K20不超过0. 1 % ；含水率不超过40 %，0. 08mm筛余量不超过12%。其中Na2CHO. 66K20是水泥行业对水泥熟料或熟料原料中碱金属氧化物含量控制的一个标准计算公式，也就是硅钙渣中Na2O的含量再加0. 66倍的K2O的含量之和必须要低于某一限定值。K2O含量前面乘0. 66是将原料中K2O的质量含量按Na2O与K2O分子量之比进行折换，水泥原料或熟料中单位质量K2O的危害小于Na20。进一步地，所述脱碱反应的反应温度为75 95°C，反应时间为0. 5 1. Oh。本发明粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，工艺方法简单、科学、合理，与现有技术比较， 主要具有以下几方面优点(1)利用电石渣处理粉煤灰碱石灰烧结法提取氧化铝后的残渣，达到以废制废的效果，实现了工业固体废弃物的协同利用，降低了生产成本，不仅经济可行，且环境效益显
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者O(2)本发明所述方法以固体废弃物的电石渣为原料经过简单可行的工艺处理，将提铝残渣中的Na2O含量由1. 3-2. 0%降低到0. 4-0. 6%。使其能够满足建材行业中混合材添加料和水泥熟料原料对碱含量的要求(低碱水泥要求原料中Na2CHO. 66K20 < 0. 6% )，可用作建材行业的优质原料，使有价资源得到综合利用，提高经济效益。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图1为本发明实施例一提供的粉煤灰提铝残渣的脱碱方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一图1为本发明实施例一提供的粉煤灰提铝残渣的脱碱方法的流程图。如图可见粉煤灰提铝残渣的脱碱方法的步骤为首先，将经过三次洗涤的提铝残渣(其中氧化钠的质量百分比含量为2. 0 %，水的质量百分比含量为35 % )，提铝残渣中的主要物相有C2S (硅酸二钙)，占整个提铝残渣的70-80 %，扫描电镜研究表明，提铝残渣中的大部分非游离Na2O 以Nii2O · CaO · SiO3 (碱式硅酸钙)的形式赋存，这是碱金属元素在提铝残渣及赤泥中赋存状况的不同之处。另外含有5-10%的3Ca0 · Al2O3 · 6H20 · nSi02 (水化石榴石)，的 Al (OH) 3、3-5%的CaC03、3-6%的含铁矿物、2-3%的钙钛矿(CaTiO3)、1 %左右的水合铝硅酸钠(Na2OuAl2O3-SiO2 ·ηΗ20)，按水与提铝残渣干基的质量比为3的比例加新水(一次水)， 搅拌均勻，制得提铝残渣浆液。然后，在搅拌的情况下，缓慢的向提铝残渣浆液中加入电石渣，进行脱碱反应，按提铝残渣干基与电石渣干基质量比为9 1，反应温度为95°C，反应时间为l.Oh。最后，将上述脱碱反应后的提铝残渣浆液过滤，采用新水洗涤一次，得到脱碱提铝残渣和洗涤污水，上述洗涤污水作为下一批提铝残渣的三次洗涤洗液循环利用，这将有效的提高水资源的利用率，减少废水的排放量。表1实施例一提铝残渣脱碱前后的主要成分对比，Na2O和K2O的质量百分比由脱碱前的2. 0%和0. 11%降低到脱碱后的0. 55%和0. 04%。由此可见通过采用本发明实施例一提供的粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，可有效的降低提铝残渣中碱的含量，进而满足建材行业中混合材添加料和水泥熟料原料对碱含量的要求。烧失量(loss)是化学水及二氧化碳逸出而造成的质量损失。表1实施例一提铝残渣脱碱前后的主要成分对比(质量百分比％ )
权利要求
1.一种粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将提铝残渣加水搅拌制得提铝残渣浆液；(2)在搅拌的情况下，缓慢的向提铝残渣浆液中加入电石渣，进行脱碱反应；(3)将脱碱反应后的提铝残渣浆液过滤、洗涤，得到脱碱提铝残渣。
2.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，步骤(1)中所述提铝残渣为经过三次洗涤的提铝残渣。
3.根据权利要求2所述的脱碱方法，其特征在于，步骤(3)中洗涤采用一次新水，步骤 (3)中洗涤后的洗涤污水作为三次洗涤的洗液循环利用。
4.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，步骤(1)中所述提铝残渣为粉煤灰碱石灰烧结法提铝残渣。
5.根据权利要求1或4所述的脱碱方法，其特征在于，步骤(1)所述提铝残渣中氧化钠质量百分含量为1. 3 2. 0%，所述水的质量百分含量为35 45%。
6.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，步骤(1)中所述提铝残渣干基与水的质量比为1. 5 3。
7.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，步骤( 中所述提铝残渣干基与电石渣干基的质量比为9 12 1。
8.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，所述脱碱反应的反应温度为75 95 "C。
9.根据权利要求1所述的脱碱方法，其特征在于，所述脱碱反应的反应时间为0.5 1. Oh0
全文摘要
本发明公开了一种粉煤灰提铝残渣的脱碱方法，包括如下步骤(1)将提铝残渣加水搅拌制得提铝残渣浆液；(2)在搅拌的情况下，缓慢的向提铝残渣浆液中加入电石渣，进行脱碱反应；(3)将脱碱反应后的提铝残渣浆液过滤、洗涤，得到脱碱提铝残渣。本发明适用于粉煤灰碱石灰烧结法提铝残渣的脱碱，经过脱碱处理后，粉煤灰碱石灰烧结法提铝残渣中氧化钠含量由1.3～2.0％降低至0.4～0.6％，能够满足建材行业中混合材添加料和水泥熟料原料对碱含量的要求。本发明方法工艺简单、能耗低、物耗量少，处理成本低廉，适于工业化推广。
文档编号C04B18/08GK102351451SQ20111016836
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年1月6日
发明者孙俊民, 张先奇, 张战军, 张晓云, 张靖峰, 武利成, 陈刚, 高峰 申请人:内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司