专利名称：利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠工艺方法
技术领域：
本发明涉及利用铝硅酸盐矿物的化工开发利用的方法，特别是一种利 用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法。
背景技术：
据边炳鑫、解强、赵有才在《煤系固体废物资源化技术》(化学工业出版 社2005年5月第一版)一书中称2000年全国粉煤灰排出量1. 6亿吨，占地50万亩，加上 历年库存的11亿吨粉煤灰，2000年全国粉煤灰积存总量达到12. 5亿吨。由于火力发电量 的增加，截止到2006年底，全国累计积存的粉煤灰已将近20亿吨。粉煤灰的基本组成是铝 硅酸盐，主要是氧化铝和二氧化硅，两组分合计约占75-92%，其中氧化铝约占23-38%，二 氧化硅一般占50%以上，另含少量铁、钙、镁等元素的氧化物，各组分的含量因煤的产地而 异。从工业废弃物粉煤灰中提取化工产品，变废为宝，改善环境，是世界各国、更是我国的重 要产业政策。孙雅珍等人在CN1095689. 1994及陈建林在1994年第4期《环境导报》第14页刊 文(对比文献1)提出用50-60%的硫酸浸泡粉煤灰12-14小时，在100°C加热2-4小时，趁 热过滤，反复洗涤滤饼至中性，弃去滤饼，将滤液加热浓缩至15-20波美度再冷却结晶，抽 滤得到硫酸铝晶体。此对比文献1采用酸浸粉煤灰工艺得到硫酸铝产品，氧化铝的提取率 只有60-65 %，而粉煤灰中的另一种更主要的组分二氧化硅却没有被利用，技术的经济价值 不高。谢英在1992年第3期《粉煤灰综合利用》第54页刊文(对比文献2)提出将粉煤 灰与烧碱溶液混合搅拌并加热至沸腾，再保温搅拌一段时间，过滤，弃去滤饼，将滤液加水 或通入二氧化碳、加碳酸铵，得到氢氧化铝沉淀，再经过滤、将滤饼烘干得到氢氧化铝。此对 比文献2采用的湿法工艺，氧化铝的提取率也只有70 %左右，粉煤灰中另一更主要的组分 二氧化硅也没有被利用。韩怀强、蒋挺大在《粉煤灰利用技术》(化学工业出版社2001年1月第一版)(对 比文献3)第177-179页提出用石灰烧结法，将粉煤灰与石灰石粉混合后在1320-1400°C烧 成，使氧化铝转化成铝酸钠和铝酸钙，经熟料自粉化、碳酸钠溶出、石灰乳脱硅弃渣、二氧化 碳气体碳化，提取氢氧化铝，再将氢氧化铝在1200°C煅烧，得到氧化铝。脱硅时弃去的废渣 用于生产水泥。刘小波在1999年第2期《环境科学学报》第210-213页提出石灰烧结法工 艺合理的氧化铝提取率为80-85%。此对比文献3采用石灰烧结法，粉煤灰原料中氧化铝的 提取率有了较大提高，但也只能达到85% ；同时，粉煤灰中另一更主要组分二氧化硅仍然没 有被高附加值利用，只是作为废渣用于生产水泥，二氧化硅组分的经济价值未得到充分利 用。综上所述，对比文献1、2、3存在下列不足1、均只对粉煤灰中的氧化铝组分进行利用，对氧化铝的提取率也只能达到 60-85%，因此资源的利用率都较低，只相当于利用了粉煤灰原料总量的20-30%左右；当 原料粉煤灰中氧化铝含量较低时，原料粉煤灰将不能利用。2、对粉煤灰中的另一更主要的组分二氧化硅，对比文献1、2中予以弃用，对比文
5献3中只是作为废渣用于生产低价值的水泥，二氧化硅组分没有得到高附加值利用。3、在利用粉煤灰过程中均出现了因为能耗高，产品生产周期长，加之粉煤灰原料 利用率较低，使得单位产量产品的成本增加，生产成本难以降低的问题。4、生产工艺中都需要多次用水洗涤，而洗涤液又未能加以回收利用，不仅耗费了 大量可贵的水资源，加上对比文献1、2中粉煤灰的主要成分二氧化硅的弃用，均造成对环 境的二次污染。由此可见，研究一种资源利用率高、资源利用附加值高、生产成本低、生产过程没 有二次污染的粉煤灰开发利用方法是必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，开发一种资源利用率高、资源利 用附加值高、生产成本低、生产过程又没有二次污染的粉煤灰开发利用方法，特别是一种利 用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法。本发明的目的是这样实现的一种利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工 艺方法，特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔_碳化_水解，实现同 时提取粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及及碳酸钠。
图1为本发明的工艺原理示意图，图2为本发明具体实施的生产流程示 意图。如图1中所示1、烧碱碱熔将粉煤灰与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，直至溶液蒸干得到固 体；固体输入湿磨工序。2、湿磨将烧碱碱熔得到的固体，进行湿磨，得到浓浆料；浓浆料输入二次碱熔工序。3、二次碱熔将湿磨得到的浓浆料，进行稀释后，再进行加热处理，得到干粉；干 粉输入干粉溶解工序。4、干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。 滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第
一碳化工序生产粗氢氧化铝。5、氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解 进入溶液。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化 工序生产粗氢氧化铝。6、第一碳化将前面干粉溶解及氢氧化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀 释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理。第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤 饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序。7、滤饼溶解将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓 滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序。8、脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石 灰并搅拌加热，进行脱硅处理。脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液。脱硅渣含 有氧化铝和二氧化硅，直接输入头道烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处 理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝。
9、稀释水解将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解。水解结束后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶液， 输入下道滤液浓缩工序。10、滤液浓缩将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输入前 道滤饼溶解工序。11、第二碳化将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理。 第二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入 下道滤液蒸发工序。12、滤液蒸发将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液。浓溶 液输入下道冷却结晶工序。13、冷却结晶将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶。结晶后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼为碳酸氢钠，输入下道干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷 淋工序。14、干燥将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品碳酸钠干粉和含碳酸钠 粉尘的尾气。尾气输入下道尾气喷淋工序。15、尾气喷淋将冷却结晶得到的滤液用来对上道干燥工序的含碳酸钠粉尘的尾 气进行喷淋，得到净化后的尾气和喷淋液。喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，输入前 道滤液蒸发工序，并入下一批第二碳化后的滤液，进行蒸发浓缩；净化后的尾气直接排放。
具体实施例方式结合图2，本发明是这样进一步实现的如图2中所示，将燃料燃烧产生的高温烟道气依次用常温空气和水进行换热处 理高温烟道气经过空气换热，将常温空气加热得到400-80(TC和300-40(TC两种热空气， 高温烟道气温度降低，变为500-600°C中温烟道气；中温烟道气再用水换热，得到95°C的热 水，中温烟道气温度降低到200°C以下。200°C以下的低温烟道气经过水洗、净化处理后，得 到含二氧化碳的常温洁净烟道气。400_800°C的热空气用于二次碱熔工艺的加热浓缩和烘焙干燥；300-400°C的热空气用于碳酸氢钠滤饼干燥工艺；95°C的热水用作各个相应工艺的滤饼洗涤和稀释水解用水；含二氧化碳的常温洁净烟道气用于第一碳化、第二碳化工艺。通过对烟道气的换热利用和净化处理，实现了废热与废气的再利用。所述图2中的粉煤灰是指用粒度为40-200目的粉煤灰作为原料粉煤灰，其中氧化 铝与二氧化硅含量均没有限制。所述图2中的烧碱溶液是指质量百分比浓度> 30%的氢氧化钠溶液。所述图2中的烧碱碱熔是指将60-200目的粉煤灰与质量百分比浓度彡30%的烧 碱溶液按照质量比粉煤灰氢氧化钠=1 0.8-1. 5进行配料后，进行加热反应，直到物料 变成固体。固体输入下道湿磨工序。所述图2中的湿磨是指将经烧碱碱熔工艺段得到的固体添加洗涤液进行湿磨。湿 磨时，洗涤液用量不超过固体质量的20% ；湿磨得到的浓浆料中，固相颗粒粒度在80目以 上。浓浆料输入下道二次碱熔工序。所述图2中的二次碱熔是指将经湿磨工艺段得到的浓浆料用洗涤液进行稀释。稀释时，控制稀释后溶液中的Na20 > 300克/升。稀释后，混合溶液用经过高温烟道气换热 得到的400-800°C热空气加热反应，直到物料变成干粉。干粉输入下道干粉溶解工序。所述图2中的干粉溶解是指将经烧碱碱熔工艺段得到的干粉用洗涤液溶解。干粉 溶解时，控制溶解后溶液中Na20> 250克/升。干粉溶解后，在4小时内过滤。过滤后，得 到滤饼和滤液。滤饼用经过中温烟道气换热得到的95°C热水洗涤至PH= 11。洗涤液集中 用于循环利用。洗涤后的滤饼为含有氢氧化铝的杂质，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输 入后道第一碳化工序。所述图2中的氢氧化铝溶出是指将经干粉溶解工艺段得到的滤饼，再用烧碱 溶液溶解。滤饼溶解时，加入的烧碱溶液量按照滤饼与烧碱溶液混合后，溶液中摩尔比 A1203 Na20 = 1 1.4-1. 6计算，控制溶液中Na20浓度在230-250克/升之间，温度110°C， 溶解时间3小时。滤饼溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼用经过中温烟道气换热得到的 95°C热水洗涤至PH= 11。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤饼作为滤渣，呈碱性，其 中仍然含有少量A1 (0H) 3,输入后道污水处理工序，用于对洗涤烟道气后的污水进行絮凝净 化处理。滤液输入下道第一碳化工序。所述图2中的第一碳化是指将干粉溶解工艺段得到的滤液和氢氧化铝溶出工艺 段得到的滤液合并，先用洗涤液进行稀释，再用含二氧化碳的常温洁净烟道气进行第一次 碳酸化处理。稀释时，控制溶液中Na20的质量百分比浓度< 8. 5% ；碳化时，溶液的起始温 度60-80°C;压力0. 25-0. 3MP ；终点温度40°C、PH = 10. 8-11。第一碳化结束后，在常压、约 40°C下陈化20分钟后过滤，得到滤饼和滤液。滤饼用经过中温烟道气换热得到的95°C热水 洗涤至PH = 9.5-9.8。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤饼为含有少量Si02的粗氢 氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序。所述图2中的滤饼溶解是指将第一碳化工艺段得到的滤饼用烧碱溶液和后道滤 液浓缩工序得到的浓滤液溶解，得到粗铝酸钠溶液。滤饼溶解时，加入的烧碱溶液和后道滤 液浓缩工序得到的浓滤液量，按照滤饼与烧碱混合后溶液中A1203 < 150克/升、Na20 ( 210 克/升计算，溶解温度110°C，溶解时间3小时。粗铝酸钠溶液输入下道脱硅提纯工序。所述图2中的脱硅提纯是指将滤饼溶解工艺段得到的粗铝酸钠溶液中添加生石 灰氧化钙或熟石灰氢氧化钙进行脱硅处理。脱硅时，氧化钙用量6-8克/升，温度100°C， 时间1小时。脱硅提纯后，过滤，得到脱硅渣和滤液。脱硅渣直接输送到头道烧碱碱熔工艺 段，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液输入下道稀释水解工序。所述图2中的稀释水解是指将脱硅提纯工艺段得到的滤液，用经过中温烟道气换 热得到的95°C热水进行稀释水解。水解时，控制溶液中NaA102浓度< 0. 5M ；时间20-30分 钟。水解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼用经过中温烟道气换热得到的95°C热水洗涤至 PH = 7-8。洗涤液集中用于循环利用。洗涤后的滤饼为氢氧化铝；滤液输入下道滤液浓缩 工序。所述图2中的滤液浓缩是指将稀释水解工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩。 浓缩时，控制溶液中Na20浓度达到310克/升为浓缩终点，得到含有铝酸钠的氢氧化钠浓 溶液，循环到前道滤饼溶解工段，用来代替烧碱溶液进行滤饼溶解。所述图2中的第二碳化是指将第一碳化工艺段得到的滤液，再用含二氧化碳的常 温洁净烟道气进行第二次碳酸化处理。碳化时，起始温度60-80°C ；压力0. 25-0. 3MP ；终点
8温度40°C、PH = 8. 7-9。第二碳化结束后，在常压、约40°C下陈化20分钟后过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼用经过中温烟道气换热得到的95°C热水洗涤至PH = 7-8，洗涤液集中用于循 环利用。洗涤后的滤饼为硅酸；滤液是含有少量碳酸钠的碳酸氢钠溶液，输入下道滤液蒸发工序。所述图2中的滤液蒸发是指将第二碳化工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩。 浓缩时，控制溶液密度d = 1. 11-1. 12g/cm3为浓缩终点，得到含有少量碳酸钠的碳酸氢钠 过饱和溶液。浓缩后的浓溶液输入下道冷却结晶工序。所述图2中的冷却结晶是指将上道滤液蒸发工艺段得到的浓溶液，用水进行冷 却、结晶。结晶后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼为碳酸氢钠晶体，直接输入下道干燥工序； 滤液为含有少量碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷淋工序。所述图2中的干燥是指将冷却结晶工艺段得到的碳酸氢钠滤饼，用经过烟道气换 热得到的300-400°C的洁净热空气进行干燥处理，得到干粉和含粉尘的尾气。干粉为碳酸钠 粉；尾气中的粉尘为碳酸钠粉尘，尾气输入下道尾气喷淋工序。所述图2中的尾气喷淋是指将上道干燥工艺段得到的尾气用冷却结晶工艺段得 到的滤液进行喷淋。喷淋后，得到净化的尾气和喷淋液。喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱 和溶液，输入前道滤液蒸发工序，并入下一批第二碳化后的滤液，进行蒸发浓缩；净化后的 尾气直接排放。氢氧化铝溶出工艺段滤饼洗涤后得到的滤渣，输入污水处理工序，用于对洗涤烟 道气后的污水进行絮凝净化处理。净化处理后得到的清水循环用于后续的烟道气洗涤，实 现了洗涤废水循环。下面是图1、图2中各工艺流程的化学原理烧碱碱熔Si02+Na0H— Na2Si03+H20Al203+Na0H — NaA102+H20Fe203+Na0H — NaFe02+H20NaA102+Na2Si03+H20 — Na20 A1203 2Si02 2H20湿磨NaA102+H20—A1(0H)3 I +NaOHNaFe02+H20 — Fe (OH) 3 I +NaOHNa20 A1203 2Si02 2H20+Na0H — NaA102+Na2Si03+H20二次碱熔Na20 A1203 2Si02 2H20+Na0H — NaA102+Na2Si03+H20A1 (OH) 3+NaOH — NaA102+H20Fe (OH) 3+NaOH — NaFe02+H20干粉溶解NaA102+H20—A1(0H)3 丨 +NaOHNaFe02+H20 — Fe (OH) 3 I +NaOH氢氧化铝溶出A1(OH) 3+NaOH — NaA102+H20第一碳化Na0H+C02— Na2C03+H20NaA102+C02+H20 — Na2C03+Al (OH) 3 INa2Si03+C02+H20 — Na2C03+NaHSi03Na2C03+C02+H20 — NaHC03滤饼溶解A1(OH) 3+NaOH — NaA102+H20
脱硅提纯NaA102+Ca0+H20— 3Ca0 A1203 6H20 丨 +NaOHNaA102+Na2Si03+Ca0+H20 — 3Ca0 A1203 xSi02 (6_2x)H20 I +NaOH稀释水解NaA102+H20—A1(0H)3 丨 +NaOH第二碳化NaHSi03+C02+H20— Na2C03+H2Si03 INa2C03+C02+H20 — NaHC03干燥NaHC03— Na2C03+C02 个 +H20 个本发明经过实际试用，收到了如下的效果1、粉煤灰的资源利用率高。与对比文献1、2、3相比较，本发明不仅利用了占粉煤 灰原料总量30%左右的氧化铝，而且同时利用了占粉煤灰原料50%以上的二氧化硅组分， 适用于各种粉煤灰资源的开发；氧化铝的提取率达到95%以上，二氧化硅的提取率达到 90%以上。2、资源利用的附加值高。与对比文献1、2、3相比较，运用公知的酸溶和碱溶工艺， 通过对本发明得到的氢氧化铝与硅酸进行进一步的深加工，很容易得到种类齐全、规格繁 多的高附加值的各种铝盐与硅酸盐以及氧化铝、铝酸盐、沉淀二氧化硅、硅胶等化工产品。 技术应用的商业价值高。3、产品成本低。与对比文献1、2、3相比较，本发明采用烧碱法工艺，工艺流程简 洁，产品生产周期短，只要4-6小时；产品得率高；烟道气中的二氧化碳、余热、洗涤液的回 收利用，使所得到的氢氧化铝和硅酸成本比国内外其他工艺方法生产的成本都大幅度降 低。4、清洁生产。与对比文献1、2、3相比较，本发明的生产过程对环境没有二次污染。本发明实施得到的氢氧化铝、硅酸和碳酸钠产品以及由氢氧化铝和硅酸运用公知 的酸溶、碱溶工艺得到的各种铝盐、铝酸盐、氧化铝、硅酸盐、白炭黑、硅胶产品，可以为油 墨、造纸、印染、纺织、医药、油脂、催化剂、塑料、橡胶、日化、石油等行业使用。
权利要求
一种利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法，其特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔-碳化-水解，实现同时提取粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠(1)烧碱碱熔将粉煤灰与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，直至溶液蒸干得到固体；固体输入湿磨工序；(2)湿磨将烧碱碱熔得到的固体，进行湿磨，得到浓浆料；浓浆料输入二次碱熔工序；(3)二次碱熔将湿磨得到的浓浆料，进行稀释后，再进行加热处理，得到干粉；干粉输入干粉溶解工序；(4)干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝；(5)氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解进入溶液；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化工序生产粗氢氧化铝；(6)第一碳化将前面干粉溶解及氢氧化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理；第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序；(7)滤饼溶解将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序；(8)脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石灰并搅拌加热，进行脱硅处理；脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液；脱硅渣含有氧化铝和二氧化硅，直接输入头道烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝；(9)稀释水解将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解；水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶液，输入下道滤液浓缩工序；(10)滤液浓缩将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入前道滤饼溶解工序；(11)第二碳化将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理；第二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入下道滤液蒸发工序；(12)滤液蒸发将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液；浓溶液输入下道冷却结晶工序；(13)冷却结晶将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶；结晶后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼为碳酸氢钠，输入下道干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷淋工序；(14)干燥将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品碳酸钠干粉和含碳酸钠粉尘的尾气；尾气输入下道尾气喷淋工序；(15)尾气喷淋将冷却结晶得到的滤液用来对上道干燥工序的含碳酸钠粉尘的尾气进行喷淋，得到净化后的尾气和喷淋液；喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，输入前道滤液蒸发工序，并入下一批第二碳化后的滤液，进行蒸发浓缩；净化后的尾气直接排放。
1. 一种利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法，其特征在于运用烧碱法 原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔_碳化_水解，实现同时提取粉煤灰中的氧化铝和 二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠(1)烧碱碱熔将粉煤灰与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，直至溶液蒸干得到固 体；固体输入湿磨工序；(2)湿磨将烧碱碱熔得到的固体，进行湿磨，得到浓浆料；浓浆料输入二次碱熔工序；(3)二次碱熔将湿磨得到的浓浆料，进行稀释后，再进行加热处理，得到干粉；干粉输 入干粉溶解工序；(4)干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼 中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳 化工序生产粗氢氧化铝；(5)氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解进 入溶液；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化工 序生产粗氢氧化铝；(6)第一碳化将前面干粉溶解及氢氧化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀释 后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理；第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤 饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序；(7)滤饼溶解将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤 液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序；(8)脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石灰 并搅拌加热，进行脱硅处理；脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液；脱硅渣含有 氧化铝和二氧化硅，直接输入头道烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处 理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝；(9)稀释水解将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解；水解结束后，过滤，得到滤饼和 滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶液， 输入下道滤液浓缩工序；(10)滤液浓缩将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入前道 滤饼溶解工序；(11)第二碳化将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理；第 二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入下 道滤液蒸发工序；(12)滤液蒸发将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液；浓溶液 输入下道冷却结晶工序；(13)冷却结晶将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶；结晶后，过滤，得到滤饼和 滤液；滤饼为碳酸氢钠，输入下道干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷淋 工序；(14)干燥将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品碳酸钠干粉和含碳酸钠粉 尘的尾气；尾气输入下道尾气喷淋工序；(15)尾气喷淋将冷却结晶得到的滤液用来对上道干燥工序的含碳酸钠粉尘的尾气 进行喷淋，得到净化后的尾气和喷淋液；喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，输入前道 滤液蒸发工序，并入下一批第二碳化后的滤液，进行蒸发浓缩；净化后的尾气直接排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的烧碱碱熔将粉煤灰与烧碱溶液混 合，加热进行碱熔处理，直至溶液蒸干得到固体，是指将60-200目的粉煤灰与烧碱溶液按 照质量比粉煤灰氢氧化钠=1 0.8-1. 5进行配料后，进行加热反应，直到物料变成固 体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的湿磨将烧碱碱熔得到的固体，进行 湿磨，得到浓浆料，是指将经烧碱碱熔工艺段得到的固体进行湿磨；湿磨得到的浆料中，固 相颗粒粒度在80目以上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的二次碱熔将湿磨得到的浓浆料，进 行稀释后，再进行加热处理，得到干粉，是指将经湿磨工艺段得到的浓浆料进行稀释；稀释 时，控制稀释后溶液中的Na20> 300克/升；稀释后，混合溶液在400-800°C加热反应，直到 物料变成干粉。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉 进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，是 指将经烧碱碱熔工艺段得到的干粉进行溶解；溶解时控制溶液中Na20 > 250克/升；溶解 后，在4小时内过滤；过滤后，滤饼用热水洗涤至PH = 11。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的 滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解进入溶液；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤 饼经洗涤，是指将经干粉溶解工艺段得到的滤饼，用烧碱溶液溶解；溶解时，加入的烧碱溶 液量按照滤饼与烧碱溶液混合后，溶液中摩尔比A1203 Na20 = 1 1.4-1. 6计算，控制溶 液中Na20浓度在230-250克/升之间，温度110°C ；滤饼溶解后，过滤，得到的滤饼用热水洗 涤至PH = 11。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一碳化将前面干粉溶解及氢氧 化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理， 是指将干粉溶解工艺段得到的滤液和氢氧化铝溶出工艺段得到的滤液合并，先进行稀释， 再用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理；稀释时，控制溶液中N^O的质量百分比浓度 ^ 8.5% ；碳化时，溶液的起始温度60-80°C，压力0. 25-0. 3MP ；碳化终点温度40°C、PH = 10.8-11。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的滤饼溶解将第一碳化得到的滤 饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠 溶液，是指将第一碳化工艺段得到的滤饼用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤液溶 解，得到粗铝酸钠溶液；滤饼溶解时，加入的烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤液 量，按照滤饼溶解后溶液中A1203≤150克/升、Na20≤210克/升计算，溶解温度110°C。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有 二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石灰并搅拌加热，进行脱硅处理，是指将滤饼溶解 工艺段得到的粗铝酸钠溶液中添加生石灰氧化钙或熟石灰氢氧化钙进行脱硅处理；脱硅 时，氧化钙用量6-8克/升，温度100°C，时间1小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的滤液浓缩将稀释水解得到的滤 液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液，是指将稀释水解工艺段得到的滤液，加热进行蒸发浓缩；浓 缩时，控制溶液中Na20浓度达到310克/升为浓缩终点。
全文摘要
利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠工艺方法。属于铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法。针对现有方法仅利用粉煤灰中的氧化铝组分，提取率也仅60-85％；弃用主要组分二氧化硅；耗能高，成本高；主要组分弃用和多次水洗涤而洗涤液又未加回收造成二次污染的问题，本发明运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔-碳化-水解，实现同时提取粉煤灰中95％的氧化铝和90％的二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠。工艺流程简洁，产品生产周期短；烟道气中的二氧化碳、余热及洗涤液的回收循环利用，使生产成本大幅度降低。产品适用于造纸、油墨、印染、医药、洗涤剂等行业；延伸开发的产品还可用于石化、橡塑等行业。
文档编号B09B3/00GK101857250SQ20091002932
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者刘庆玲 申请人:刘庆玲