专利名称：利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝的方法
技术领域：
本发明属于铝的化合物的制备方法，涉及一种利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝的方法。
背景技术：
现有技术中，氢氧化铝与氧化铝的制备方法一般是将含氧化铝60％以上的铝土矿粉与碳酸钠、石灰石粉等原料混合，在窑中烧结，其铝酸钙熟料经破碎、粉磨后用碳酸钠液浸取，浸取液中通入二氧化碳析出氢氧化铝；这种方法需要含氧化铝60％以上的优质铝土矿粉，生产的产品粒度较大(大于100μm)、纯度较低(氢氧化铝的含量小于88.5％，重量百分含量、后同)、生产成本较高。随着工业的快速发展，愈来愈多的富铝废渣(AL2O3含量≥15％的粉煤灰、煤矸石等工业废渣、贫铝土矿、尾矿等)不仅未得到利用，而且有的还造成严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，以AL2O3含量≥15％的富铝废渣等为原料，提供一种变废为宝、产品粒度小且纯度高、工艺简单的利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝的方法。
本发明的内容是利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征之处是主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化取AL2O3的重量百分含量≥15％的富铝废渣或矿石，与石灰石或生石灰混合，并使原料混合物中CaO/SiO2的重量比为2.0-2.5；原料混合物经磨细(较好的是4900筛孔筛余小于20％)，在高温炉、流化床或沸腾床或其它水泥煅烧设备中，在高温为1200-1350℃下煅烧0.5-4小时后，冷却，得到自粉化料；(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料取重量百分含量为6-20％的Na2CO3水溶液，按料液重量比为1∶2-1∶5的比例(其中1∶3为最佳浸取料液比)将自粉化料与Na2CO3水溶液混合，在搅拌(机械、空气等方式)下浸取0.5-12小时；
(c)高效复合分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液重量1.5-4％的由阴离子表面活性剂、中性表面活性剂中之一种或多种组成分散剂加入浸取液中，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2-1.0L/min的通气速度(其中以0.2-0.4L/min效果较好)通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH11.5-PH9.0(其中PH终点控制11.5时，AL(OH)3产品纯度较高，粒度较细；PH终点控制在9.0时，AL(OH)3产品回收率较大，但产品纯度降底，颗粒变粗。)，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
本发明内容中所述步骤(c)还可以是采用微乳液—分散剂—碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，(微乳液体系由油相、水相、表面活性剂及助表面活性剂构成，其中以航空煤油、分馏处理后的煤油、苯乙烯等为油相，以司本-80、吐温-60、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或其混合物作表面活性剂，以正丁醇为助表面活性剂，以不同浓度的NaALO2为水相，可形成乳白均匀半透明的微乳液体系。)即取碳酸钠浸取液与航空煤油、分馏处理后的煤油或苯乙烯按体积比1∶1混匀，再滴加该混合液总重量3-9％的正丁醇与司本-80、吐温-60、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的混合物至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2-1.0L/min的通气速度(其中0.2-0.4L/min较好)通入Na2CO3浸取液中，终点控制在PH11.5-PH9.0(其中PH终点控制11.5时，AL(OH)3产品纯度较高，粒度较细，但AL(OH)3产品回收率较低；PH终点控制在9.0时，AL(OH)3产品回收率较大，但产品纯度降底，颗粒变粗。)，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
本发明内容中所述富铝废渣或矿石是AL2O3含量≥15％(重量％)的粉煤灰、煤矸石、贫铝土矿、铝土矿、铝土尾矿、高岭石、霞石等中的一种或多种的混合物。
本发明内容中所述步骤(a)中煅烧后料的冷却可以为快速或自然冷却、或在500-800℃内恒温0.5-2小时后空气中冷却。
本发明内容中步骤(b)中所述浸取的温度为常温、或40-90℃。
本发明内容中所述浸取液中还加入有浸取液重量10-40％的双氧水作为助分散剂。该双氧水中H2O2的重量百分含量为5-30％，其中以7.5％的浓度、在AL(OH)3生成后期加入较好。
本发明内容中所述分散剂由聚乙二醇、三乙醇胺、聚乙稀醇、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺中一种或多种组成。
本发明内容中所述分散剂较好的是由等量的聚合度2000的聚乙二醇、聚合度10000的聚乙二醇和三乙醇胺组成。
本发明内容中所述滴加该混合液总重量3-9％的正丁醇与司本-80、吐温-60、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的混合物较好的是滴加该混合液总重量3-4％的按重量比1∶1混合的十六烷基三甲基溴化胺和正丁醇或8-9％的按重量比1∶1.5混合的司本-80+吐温-60和正丁醇。
本发明内容还可以包括下列步骤将制得的AL(OH)3，经喷雾热解制成AL2O3。
本发明内容中，制得的AL(OH)3经水洗滤饼后抽滤不要使滤饼开裂，最后用无水乙醇洗两次，低温干燥，得到产品。
与现有技术相比，本发明具有下列特点(1)自粉化煅烧活化料由于晶型转变，体积增大，产生内应力造成自粉化，自粉化率达到100％，自粉化料平均粒径为0.5-7μm，从而利于下一步工序；(2)采用AL2O3含量≥15％的富铝废渣或矿石为主要原料，既变废为宝，又减少了富铝废渣对环境的污染；(3)生产工艺简单，成本低，产品粒度小(平均粒度70nm)、纯度高(99.5％以上)，产品质量好。
具体实施例方式
实施例1一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的粉煤灰105g、石灰石碎粒263g(重量组成为28.5％粉煤灰、71.5％石灰石，CaO/SiO2为2.4)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1260℃±10℃煅烧3小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度0.6μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为10％的Na2CO3水溶液400g，混合，在充分搅拌下浸取1小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入3g复合分散剂(1g聚合度2000的聚乙二醇、1g聚合度10000的聚乙二醇和1g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.4L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH11.5，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例2一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的煤矸石碎粒122g、石灰石碎粒229g(重量组成为34.8％煤矸石、65.2％石灰石，CaO/SiO2为2.2)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1280℃±10℃煅烧2小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度0.7μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为6％的Na2CO3水溶液500g，混合，在充分搅拌下浸取2小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入2.1g复合分散剂(0.7g聚合度2000的聚乙二醇、0.7g聚合度10000的聚乙二醇和0.7g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，于PH12时缓慢加入浓度为15％的双氧水15g，终点控制为PH11.0，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例3一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的铝土尾矿碎粒118g、石灰石碎粒240g(重量组成为33％铝土尾矿、67％石灰石，CaO/SiO2为2.3)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1290℃±10℃煅烧1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度0.65μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为15％的Na2CO3水溶液300g，混合，在充分搅拌下浸取12小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入4g复合分散剂(1.3g聚合度2000的聚乙二醇、1.3g聚合度10000的聚乙二醇和1.4g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以1.0L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH9.0，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例4一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的粉煤灰53g、含45％AL2O3的贫铝土矿碎粒60g、石灰石碎粒218g(重量组成为16％粉煤灰、18.1％贫铝土矿、65.9％石灰石，CaO/SiO2为2.1)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于16％，加水成球，在1270℃±10℃煅烧2小时，700℃恒温1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度1μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为20％的Na2CO3水溶液450g，混合，在充分搅拌下浸取0.5小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入3.3g复合分散剂(1.1g聚合度2000的聚乙二醇、1.1g聚合度10000的聚乙二醇和1.1g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，于PH12时缓慢加入浓度为30％的双氧水30g，终点控制为PH10.0，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例5一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的煤矸石碎粒61g、含45％AL2O3的贫铝土矿碎粒60g、石灰石碎粒208g(重量组成为18.6％煤矸石、18.2％贫铝土矿、63.2％石灰石，CaO/SiO2为2.0)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于10％，加水成球，在1220℃±10℃煅烧1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度1.5μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为12％的Na2CO3水溶液450g，混合，在充分搅拌下于90℃浸取1.5小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入3.6g复合分散剂(1.2g聚合度2000的聚乙二醇、1.2g聚合度10000的聚乙二醇和1.2g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.5L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH10.5，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例6一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的霞石矿碎粒156g、石灰石碎粒170g(重量组成为47.9％霞石矿、52.5％石灰石，CaO/SiO2为2.4)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于18％，加水成球，在1320℃±10℃煅烧0.5小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度5μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为8％的Na2CO3水溶液500g，混合，在充分搅拌下浸取0.5小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入3g复合分散剂(1g聚合度2000的聚乙二醇、1g聚合度10000的聚乙二醇和1g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.8L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH11，过滤，洗涤，低温干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例7一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的高岭石矿碎粒61g、铝土矿碎粒60g、石灰石碎粒200g(重量组成为19％高岭石矿、18.69％铝土矿、62.31％石灰石，CaO/SiO2为2.3)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1260℃±10℃煅烧1.0小时，冷却至700℃恒温1小时后空气中冷却，，煅烧料自粉化率100％，自粉化料平均粒度1.3μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为10％的Na2CO3水溶液400g，混合，在充分搅拌下浸取4小时，过滤；(c)高效分散剂—碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液滤液100g，加入4g复合分散剂(含1.3g聚合度2000的聚乙二醇、1.3g聚合度10000的聚乙二醇和1.4g三乙醇胺)，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH9.0，过滤，洗涤，干燥，即制得超细、高纯AL(OH)3。
实施例8一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的煤矸石碎粒122g、石灰石碎粒229g(重量组成为34.8％煤矸石、65.2％石灰石，CaO/SiO2为2.2)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1280℃±10℃煅烧1小时，冷却至600℃保温1小时后空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度1μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为8％的Na2CO3水溶液400g，混合，于40℃在充分搅拌下浸取1小时，过滤；(c)微乳液—分散剂—碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，即取碳酸钠浸取液100ml与航空煤油100ml混匀，再滴加该混合液总重量4％的正丁醇与十六烷基三甲基溴化胺的混合物(按1∶1混合)至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.4L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，在PH12时加入浓度为15％的双氧水40ml，终点控制在PH11，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
实施例9一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的粉煤灰105g、石灰石碎粒263g(重量组成为28.5％粉煤灰、71.5％石灰石，CaO/SiO2为2.4)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于6％，加水成球，在1280℃±10℃煅烧1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度0.6μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为10％的Na2CO3水溶液450g，混合，在充分搅拌下浸取2小时，过滤；(c)微乳液—分散剂—碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，即取碳酸钠浸取液100ml、分馏处理后的煤油100ml，再滴加该混合液总重量8％的正丁醇与司本-80、吐温-60的混合物(按1.5∶0.8∶0.2的比例混合)至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.6L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，在PH12.5时加入浓度为10％的双氧水30ml，终点控制在PH10.5，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
实施例10一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的粉煤灰53g、含45％AL2O3的贫铝土矿碎粒60g、石灰石碎粒218g(重量组成为16％粉煤灰、18.1％贫铝土矿、65.9％石灰石，CaO/SiO2为2.1)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于16％，加水成球，在1270℃±10℃煅烧2小时，700℃恒温1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度1μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为20％的Na2CO3水溶液450g，混合，在充分搅拌下浸取0.5小时，过滤；(c)微乳液—分散剂—碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，即取碳酸钠浸取液100ml与航空煤油100ml混匀，再滴加该混合液总重量3％的正丁醇与十六烷基三甲基溴化胺的混合物(按1∶1混合)至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.4L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制在PH11，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
实施例11一种利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化将干燥的粉煤灰53g、含45％AL2O3的贫铝土矿碎粒60g、石灰石碎粒218g(重量组成为16％粉煤灰、18.1％贫铝土矿、65.9％石灰石，CaO/SiO2为2.1)混合后粉磨至细度为4900筛孔筛余小于16％，加水成球，在1270℃±10℃煅烧2小时，700℃恒温1小时，空气中冷却，煅烧料自粉率100％，自粉化料平均粒度1μm。
(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料称取自粉化料100g，加入重量百分含量为15％的Na2CO3水溶液450g，混合，在充分搅拌下浸取0.5小时，过滤；(c)微乳液—分散剂—碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，即取碳酸钠浸取液100ml、分馏处理后的煤油100ml，再滴加该混合液总重量9％的正丁醇与司本-80、吐温-60的混合物(按1.5∶0.8∶0.2的比例混合)至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.6L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制在PH10.5，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
上述各实施例制得的AL(OH)3，均可采用现有技术方式经喷雾热解制得AL2O3。
上述具体实施例仅仅是对本发明进行进一步的描述，不能理解为对本发明保护范围的限制，本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施，并具有所述良好效果。
权利要求
1.利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是主要由下列步骤组成(a)原料的活化及煅烧活化料自粉化取AL2O3的重量百分含量≥15％的富铝废渣或矿石，与石灰石或生石灰混合，并使原料混合物中CaO/SiO2的重量比为2.0-2.5；原料混合物经磨细，在高温炉、流化床或沸腾床或其它水泥煅烧设备中，在高温为1200-1350℃下煅烧0.5-4小时后，冷却，得到自粉化料；(b)Na2CO3水溶液浸取自粉化料取重量百分含量为6-20％的Na2CO3水溶液，按料液重量比为1∶2-1∶5的比例将自粉化料与Na2CO3水溶液混合，在搅拌下浸取0.5-12小时；(c)高效复合分散剂-碳化法从浸取液中制备AL(OH)3取浸取液重量1.5-4％的由阴离子表面活性剂、中性表面活性剂中之一种或多种组成分散剂加入浸取液中，搅匀，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2-1.0L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制为PH11.5-PH9.0，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
2.按权利要求1所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述步骤(c)还可以是采用微乳液-分散剂-碳化法从Na2CO3浸取液中制备AL(OH)3，即取碳酸钠浸取液与航空煤油、分馏处理后的煤油或苯乙烯按体积比1∶1混匀，再滴加该混合液总重量3-9％的正丁醇与司本-80、吐温-60、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的混合物至形成微乳液，再将CO2与空气按1∶1.5混合后以0.2-1.0L/min的通气速度通入Na2CO3浸取液中，终点控制在PH11.5-PH9.0，过滤，洗涤，干燥，即制得AL(OH)3。
3.按权利要求1或2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述富铝废渣或矿石是AL2O3含量≥15％的粉煤灰、煤矸石、贫铝土矿、铝土矿、铝土尾矿、高岭石、霞石等中的一种或多种的混合物。
4.按权利要求1或2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述步骤(a)中煅烧后料的冷却为快速或自然冷却、或在500-800℃内恒温0.5-2小时后空气中冷却。
5.按权利要求1或2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是步骤(b)中所述浸取的温度为常温、或40-90℃。
6.按权利要求1或2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述浸取液中还加入有浸取液重量10-40％的双氧水，该双氧水中H2O2的重量百分含量为5-30％。
7.按权利要求1所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述分散剂由聚乙二醇、三乙醇胺、聚乙稀醇、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺中一种或多种组成。
8.按权利要求7所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述分散剂由等量的聚合度2000的聚乙二醇、聚合度10000的聚乙二醇和三乙醇胺组成。
9.按权利要求2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是所述滴加该混合液总重量3-9％的正丁醇与司本-80、吐温-60、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种的混合物是滴加该混合液总重量3-4％的按重量比1∶1混合的十六烷基三甲基溴化胺和正丁醇或8-9％的按重量比1∶1.5混合的司本-80+吐温-60和正丁醇。
10.按权利要求1或2所述利用富铝废渣制备氢氧化铝的方法，其特征是还包括下列步骤将制得的AL(OH)3，经喷雾热解制成AL2O3。
全文摘要
一种利用富铝废渣制备氢氧化铝与氧化铝的方法，包括富铝废渣等原料中Al
文档编号C01F7/20GK1539735SQ20031011082
公开日2004年10月27日 申请日期2003年10月30日 优先权日2003年10月30日
发明者方荣利 申请人:方荣利