一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大宗固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用燃煤电厂或燃煤 锅炉排放的粉煤灰为原料，采用硫基铵盐混合介质体系浸出粉煤灰，由此高效提取粉煤灰 中氧化铝的方法。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。我国粉煤灰的年排放量已达5亿 吨，累积量已高达35亿吨，其中燃煤电厂粉煤灰排放量最大。燃煤电厂收集的粉煤灰目前 以灰场贮灰和露天堆积排放为主，如果不及时处理或者处理不当，不仅占用大量土地，也会 对环境甚至人类的生存造成严重的危害。燃煤电厂排放的粉煤灰已成为我国主要固体废弃 物。粉煤灰中一般含有丰富的铝、硅、镓等元素，也是一种重要的有价资源。目前，粉煤灰的 利用途径主要包括用于生产铝硅耐火材料莫来石，用于生产白炭黑的原料，用于制备作分 子筛作为吸附剂、催化剂，用于建材，用于镓生产的原料，以及利用酸法或碱法生产氧化铝。 其中粉煤灰最具工业化应用前景的利用途径是粉煤灰提取氧化铝，特别是在我国内蒙古中 西部以及山西北部地区的粉煤灰中氧化铝含量达到40%以上，可以作为中低品位的铝土矿 处理，来弥补我国铝土矿的不足。采用粉煤灰提取氧化铝，不仅可以实现工业固体废弃物资 源化利用，变废为宝，而且也有利于保护环境，减少土地资源占用。
[0003] 由于我国铝土矿资源的短缺，近10年来粉煤灰提取氧化铝受到国内大专院校、研 究所的广泛关注，其技术大致可以分为碱法、酸法。碱法是目前研究的主流工艺路线，包括 石灰石烧结法、碱石灰烧结法等，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司采用石灰石烧结法提 取氧化铝，煅烧温度为1340~1390°C，生产1吨氧化铝要产生约9吨渣，存在煅烧温度高， 渣量大且难以利用等缺点。内蒙古大唐国际再生资源有限公司采用预脱硅碱石灰烧结法， 先碱溶脱除粉煤灰中的部分硅，再烧结提铝，该法虽然渣量比石灰石烧结法减少，但是仍然 存在流程长、难以生产出冶金级氧化铝的缺点。粉煤灰酸法提取氧化铝主要包括盐酸法、硫 酸法以及硫酸铵盐法等。盐酸法主要采用盐酸介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到氯化铝溶 液，氯化铝溶液结晶得到氯化铝晶体，氯化铝晶体煅烧得到氧化铝和盐酸，盐酸返回粉煤灰 浸出氧化铝过程。该方法存在设备腐蚀严重、杂质铁难以脱除等不足。
[0004] 硫酸法主要采用硫酸为介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到硫酸铝溶液，硫酸铝溶 液蒸发结晶得到硫酸铝晶体，硫酸铝晶体煅烧得到氧化铝和三氧化硫，三氧化硫进一步制 成硫酸返回粉煤灰浸出氧化铝过程。硫酸法从粉煤灰中提取氧化铝成为目前研究的热点。 CN1095689A公开了一种用粉煤灰生成硫酸铝的方法，该专利以电厂粉煤灰为原料，用质量 浓度为50-60%的硫酸在KKTC条件下浸泡12-24小时，过滤，煮沸浓缩抽滤得到硫酸铝晶 体。该法存在氧化铝浸出速度慢，反应时间较长的缺点。CN101575112B报道了另一种利用 粉煤灰生成硫酸铝的方法，首先将粉煤灰湿磨机械活化，再加入浓硫酸在一定条件下浸出 得到碱式硫酸铝，再加硫酸调节得到硫酸铝溶液，蒸发浓缩得到硫酸铝晶体。CN102101688B 提到了一种粉煤灰生产工业硫酸铝及其综合利用的工艺方法，将粉煤灰经过机械活化、浮 选除碳、磁选除铁、硫酸浸出、固液分离、硫酸铝粗液浓缩、硫酸铝重结晶、二次固液分离、硫 酸铝脱水烘干，由此得到铁含量低于0. 02%的工业级硫酸铝产品。CN102020303A报道了 一种利用粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，硫酸浸出后固液分离得到的滤液经过树脂吸 附除铁、浓缩、有机醇醇化洗酸、硫酸铝脱水烘干，同样可得到铁含量低于〇. 2ppm的超高 纯硫酸铝。贵阳铝镁设计院有限公司在专利CN102398912A中公开了一种采用稀硫酸在 高温高压条件下溶出高铝粉煤灰中氧化铝的工艺，氧化铝的溶出率可达到85-90% ;在专利 CN102398913A中又提出了一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，通过稀酸 浸出、净化除铁、蒸发浓缩、结晶、煅烧等步骤得到冶金级氧化铝。硫酸法同样存在杂质铁难 以脱除等缺点，并且硫酸铝溶液蒸发浓缩能耗高。
[0005] 硫基铵盐法主要是采用硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸铵与粉煤灰混合烧结，然后用硫 酸浸出烧结产物得到硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体煅烧分别得到氧化铝并回收硫酸铵盐。
【发明内容】
[0006] 本
【发明内容】
所要解决的技术问题是：提供一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰 中氧化铝的方法，并有效解决现有粉煤灰提取氧化铝方法中烧结或蒸发浓缩过程能耗高， 杂质分离困难，以及硫基铵盐消耗量大、氨气回收难的问题，由此实现粉煤灰中氧化铝的高 效清洁提取。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 本发明提供的一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，包括以下 步骤：
[0009] (1)将粉煤灰进行粉碎筛分预处理，得到一定粒度的固体颗粒；
[0010] (2)将步骤（1)得到的粉煤灰细颗粒与硫基铵盐混合介质水溶液，搅拌混合均匀；
[0011] (3)将步骤（2)得到的固液混合物加入到带搅拌的密闭反应器中，进行浸出反应；
[0012] (4)将步骤（3)浸出反应后得到的固液混合物降温，并在保温条件下进行固液分离 操作，得到一次滤液和一次滤渣；
[0013] (5)将步骤（4)得到的滤液进行冷却结晶操作，析出固体颗粒，形成固液混合物；
[0014] (6)将步骤（5)得到的固液混合物进行过滤操作，得到硫酸铝铵固体及残留液体；
[0015] (7)将步骤（6)得到的残留液体中加入一定量的硫基铵盐溶解后，形成硫基铵盐混 合介质水溶液返回步骤（2)，用于粉煤灰中氧化铝的溶出；
[0016] (8)将步骤（4)得到的一次滤渣加入热水进行洗涤，得到固液混合物；
[0017] (9)将步骤（8)得到的固液混合物进行过滤操作，得到二次滤渣和二次滤液；
[0018] (10)将步骤（9)得到的二次滤液进行蒸发浓缩及冷却结晶，得到固液混合物；
[0019] (11)将步骤（10)得到的固液混合物进行固液分离操作，得到硫酸铝铵固体和洗涤 残液；
[0020] (12)将步骤（11)固液分离后得到的洗涤残液补充一定量的新鲜水，返回步骤（7) 用于一次滤渔洗漆；
[0021] (13)将步骤（6)和（11)得到的硫酸铝铵固体分段高温煅烧，得到氧化铝粉末，同 时回收硫基铵盐混合介质。
[0022] 优选地，所述的粉煤灰选自燃煤电厂煤燃烧发电或燃煤锅炉供热过程产生的粉煤 灰，其中粉煤灰中氧化铝含量占20%以上。
[0023] 优选地，所述的硫基铵盐混合介质选自硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或 几种与硫酸的混合物。
[0024] 优选地，所述的硫基铵盐混合介质水溶液中，铵离子总浓度为5~20mol/L，氢离 子总浓度为5~36mol/L。
[0025] 优选地，所述步骤（1)的粉煤灰经粉碎筛分后的粒径为100~300目以下。
[0026] 优选地，所述步骤（2)粉煤灰与硫基铵盐混合介质水溶液的物料质量比为1:2~ 10。
[0027] 优选地，所述步骤（3)中粉煤灰浸出氧化铝的反应条件为：反应温度120~240°C， 反应时间为〇. 5~6h。
[0028]