高铝粉煤灰生产氧化铝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉煤灰的综合利用，具体是涉及高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，尤其 是采用酸碱联合工艺提取氧化铝。
【背景技术】
[0002] 煤炭燃烧过程产生大量粉煤灰，除少部分用于水泥建材生产原料而得到部分利用 外，大部分粉煤灰堆存，不仅占用大量土地资源，而且对环境污染严重。我国粉煤灰富含铝， 氧化铝平均含量27%，华东、华北地区粉煤灰的氧化铝含量普遍超过30%，部分地区的粉 煤灰中铝含量更是高达40-60%，是一种十分重要的潜在铝土矿接替资源。
[0003] 由于粉煤灰中的铝硅比很低，传统的氧化铝生产工艺难以适应处理粉煤灰，需要 研宄开发适合粉煤灰特点的工艺技术，目前国内外研宄的粉煤灰生产氧化铝方法大致分为 碱法和酸法两大类。
[0004] 碱法包括直接烧结法和预脱硅-烧结法等。直接烧结法类似于铝土矿烧结法生产 氧化铝工艺，包括烧结、熟料自粉化、浸出、碳分、锻烧等主要工序，如CN1644506A公开的一 种利用粉煤灰生产氧化铝方法，将粉煤灰与石灰石粉按一定比例混合磨矿后干法烧结，然 后用碱溶出熟料提取氧化铝，浸出渣用于生产水泥，由于粉煤灰含硅高，直接烧结需要配入 大量石灰石粉，粉煤灰与石灰石粉质量配比达30:70，烧结能耗高，且提取氧化铝后的会产 生大量硅钙渣，每处理1吨粉煤灰会新产生3-5吨，甚至更多的硅钙渣，如何消纳处置新增 渣面临更大困难。
[0005] 对粉煤灰进行碱浸预脱硅处理可以减少烧结物料量，从而降低烧结能耗和减 少浸出渣量，同时预脱硅得到的含硅溶液可以生产白炭黑、硅灰石等高值硅产品。如 CN101284668A公开的一种从高铝粉煤灰中提取氧化铝的方法，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶 液在高压反应釜内进行加压浸出，使部分硅溶出，含硅浸出液用于生产白炭黑，预脱硅后的 粉煤灰与石灰石粉、碳酸钠溶液混合后烧结，然后浸出铝。采用预脱硅技术可以提高粉煤灰 的铝硅比，降低烧结量，从而降低氧化铝生产能耗，并副产白炭黑、硅灰石等硅产品，但对于 大规模的粉煤灰综合利用，白炭黑、硅灰石产品面临的市场销售与竞争压力非常大。
[0006] 粉煤灰酸法生产氧化铝由于不需要添加造渣剂，提取氧化铝后的残渣量少，符合 减量化综合利用工业固废的要求，且可以获得较高的氧化铝回收率。但由于酸法处理产出 的浸出液需要浓缩结晶，且得到铝中间产物含结晶水较高，后续脱水能耗高，导致酸法氧化 铝的总能耗高。同时由于酸法处理的浸出选择性差，铁、钙、镁、钛等杂质大量溶出，浓缩结 晶产出的铝盐纯度不高，后续需进一步拜耳法处理，虽然采用粉煤灰原灰磁选预脱铁和酸 浸液化学净化可以提高产品纯度，但成本高。CN1792802A公开的一种从粉煤灰中提取氧 化铝的方法，其工艺过程是将研磨至200~400目的粉煤灰，先在300~760°C下焙烧活 化1~1. 5h，然后于160~300°C下用60~98%浓度的硫酸浸出，浸出好的矿浆过滤以分 离余酸，余酸返回浸出循环，再用水从滤渣中浸出铝，然后经浓缩结晶、干燥脱水、焙解，得 到Y _Al2〇3，采用该方法，铝的浸出回收率可达85 %，但该方法工艺复杂，不仅需要预焙烧 活化，而且浸出在高温浓酸的条件下进行，能耗高，大量酸在系统内进行无效循环，浸出、过 滤、物料输送设备的材质难解决，操作困难。CN1923695A公开的一种由粉煤灰制取氧化铝的 方法，先将粉煤灰细磨并于200-760°C焙烧活化，再与适量浓硫酸拌合均匀后在200-400°C 下烧成，然后水浸提取氧化铝，同样可以获得较高的铝浸出率。CN101811711A公开了一种采 用盐酸浸出由粉煤灰中提取氧化铝的方法，其过程是将粉煤灰与盐酸混合后于140-160°C 下浸出铝，然后固液分离、浓缩结晶、氯化铝煅烧得到活性初氧化铝，由初氧化铝经拜耳法 处理生产氧化铝。
[0007] 综上，碱法工艺虽然氧化铝产品质量好，且与传统的铝土矿生产氧化铝工艺接近， 易于工艺实现，但存在副产硅产品市场风险高、烧结能耗大、新增渣量大等问题，严重制约 了碱法的工业应用。酸法工艺虽然实现了减量化利用煤系固废，但传统酸法的铝盐结晶与 脱水能耗尚、错广品质量差。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了克服现有粉煤灰提取氧化铝技术中的不足，提供一种采用酸 碱联合法从粉煤灰中提取氧化铝的方法，目的是通过酸碱联合工艺，解决粉煤灰酸法处理 工艺中铝盐浓缩结晶与热解能耗高、氧化铝产品纯度低的问题，同时避开粉煤灰碱法处理 烧结物料量大、能耗高、浸出渣量大等缺陷。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下。
[0010] 高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，包括下述步骤：
[0011] (1)将浓硫酸分批加入到粉煤灰中拌合均匀进行硫酸酸解，每次加酸拌匀后在 100~200°C下酸解、固化，再加入下一批浓硫酸，再在100~200°C下酸解、固化，直至所需 浓硫酸加完；
[0012] (2)硫酸酸解完成后升温到200~500°C条件下硫酸化焙烧1~4h，优选焙烧温度 250~350 °C，得到硫酸化焙砂；
[0013] (3)将硫酸化焙砂与还原剂一起在550~900°C温度条件下还原焙烧，得到还原焙 砂和含硫烟气，含硫烟气收集后制酸返回步骤（1)硫酸酸解循环使用；
[0014] (4)还原焙砂用含氢氧化钠的溶液进行浸出，浸出完成后液固分离得到铝酸钠溶 液和富硅渣；
[0015] (5)铝酸钠溶液脱硅后种分、煅烧生产氧化错，种分母液返回步骤⑷浸出还原焙 砂。
[0016] 本发明的高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，步骤（1)中浓硫酸总加入量按11250 4与粉 煤灰中A1203摩尔数比3:1~5:1加入，优选3. 5:1~4. 5:1，硫酸质量浓度彡85 %。
[0017] 本发明的高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，步骤（1)中浓硫酸分2次以上分批加入， 每次的加入量为所需硫酸总加入量的20~70%。
[0018] 本发明的高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，步骤（3)中还原剂为煤粉、煤矸石粉、煤 气、天然气、硫磺或石油焦等低值含碳燃料中的一种或一种以上的混合物，还原剂的配入量 根据粉煤灰中的氧化铝含量及粉煤灰中的残炭量调节。
[0019] 本发明的高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，步骤（3)所述的还原焙烧为快速流态化 焙烧，焙烧炉为循环流态化焙烧炉、气态悬浮焙烧炉或流态闪速焙烧炉中的一种，焙烧温度 650~800°C，焙烧时间0. 1~60min，焙烧时间优选0. 1~15min。
[0020] 本发明的高铝粉煤灰生产氧化铝的方法，步骤（4)的浸出条件为：浸出温度80~ 280°C，配料分子比ak(氧化钠与氧化铝的分子比）〇. 8~2. 0,氢氧化钠浓度100~