专利名称：一种利用高温微波活化粉煤灰的方法
一种利用高温微波活化粉煤灰的方法
技术领域：
本发明涉及将固体废物转变为有用或无害的东西技术领域，具体地说，是一种利 用高温微波活化粉煤灰的方法。
背景技术：
中国是世界上最大的煤炭资源国之一，煤炭在能源消费的结构中占70%以上，消 费量达20亿吨之多。在我国今后的长时期内煤炭将继续作为主要能源。我国对煤炭的利用约98%是通过燃烧的方式实现的，燃煤过程中产生大量的粉煤 灰，粉煤灰要占到原煤质量的10 40%。我国每年约有1亿吨粉煤灰的积存，累计的堆积 量已超过27亿吨，粉煤灰已成为我国累积堆贮量和占地最多的工业废物之一。巨量的粉煤 灰的产生与处理，既对空气、土壤和水资源造成污染，又占用大量的空地(包括耕地)，严重 影响人民的生活环境，因此，对煤炭的清洁利用、对粉煤灰的积极处理成为我国能源战略的 重要内容之一。我国在国家和地方层面已在积极推动煤炭的清洁利用和粉煤灰的综合利用，企业 和研究机构也在进行大规模地研究、实验和技术开发。由于地质构造的原因，我国大部分的 粉煤灰中氧化铝的含量很高，致使我国粉煤灰的化学反应活性低、应用面窄、利用难度大， 国外高硅粉煤灰利用的方法和技术在我国无法应用。但是，我国的粉煤灰也因此而具备了 提取铝和其它有价元素的特点，此方面已有多项专利和申请专利技术产生，例如朔州市发明的“一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法”(中国专利申请号 200510048274. 9)；李禹发明的“粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑的方法”(中国专利申请号 200610012780. 7)；平朔煤炭工业公司发明的“一种由粉煤灰制取氧化铝的方法”(中国专利申 请号200610048295. 5)，“一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法”(中国专利申请号 200710062534. 7) “一种利用粉煤灰生产二氧化硅和氧化铝的方法”(中国200710061662. X)；中国地质大学(北京)发明的“利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工 艺，，(中国专利申请号200710087028. 3)；清华大学发明的“一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方 法”(中国专利申请号200710065366. 7)；沈阳铝镁设计研究院发明的“一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法”(中国专利申请 号 200710012997.2)；内蒙古联合工业有限公司发明的“新型粉煤灰提取氧化铝工艺”(中国专利申请号 200710110423. 9)；潘爱芳发明的“从粉煤灰中提取高纯氧化铝及硅胶的方法”(中国专利申请号 200810017869. 1)；
天津大学发明的“从粉煤灰中提取高纯超细氧化铝的方法”(中国专利申请号 200710150915. 0)等等。利用粉煤灰提取铝和其它有价元素的关键是降低粉煤灰的活化能耗和保证提取 率，但是，现有技术公开的工艺和方法均存在煅烧温度高、煅烧时间长和助剂掺入量大等问 题，既增加了成本，又会产生大量的废渣形成二次污染，因此，制约了这些技术在工业上的 大规模应用。
发明内容本发明的目的在于改变粉煤灰利用传统的活化方法，提供一种利用高温微波活化 粉煤灰的方法，能克服现有技术热耗巨大的问题，具有环境保护和经济利用的双重效应。本发明的构思为通过改变粉煤灰的吸波特性，利用微波外加场能量利用率高的 特点，采用高温微波活化粉煤灰，提高其反应活性。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其具体步骤为(1)将粉煤灰中氧化钙(CaO)与氧化铝(A1203)的质量比调整在0. 27 0. 39范 围内；(2)将步骤(1)的氧化钙与氧化铝混合均勻，并研磨至细度小于75微米；(3)将步骤(2)的混合物料的含水率控制在小于；(4)对步骤(3)制备的混合物料进行预热，预热的温度为150 600°C ；(5)利用高温微波外加场对步骤⑷制备的预热料进行煅烧，煅烧的温度为800 1000°c，煅烧的时间为5 60分钟；微波频率为2450MHz ；(6)将步骤(5)制得的烧结熟料采用风冷或水冷方式急冷后研磨至细度小于75微 米；(7)用盐酸浸取，浸取温度为75 120°C，浸取时间为10 60分钟，获得氯化铝 溶液，浸取率大于75%。所述步骤(5)的余热可用于步骤⑷的预热。所述的步骤(7)采用硫酸浸取，浸取温度为75 250°C，浸取时间为10 60分 钟，获得硫酸铝溶液，浸取率大于75%。步骤(7)采用的盐酸的质量百分比浓度为15 25%。采用的硫酸的质量百分比浓度为25 90%。本发明与现有技术相比的积极效果是利用微波加热代替燃料或电加热，利用微波外加场能量利用率高和直接作用于物 料的特点，在800 1000°C高温下较短时间内完成对粉煤灰的处理，即可实现粉煤灰的高 效活化，有利于氧化铝的提取，又降低了能源的消耗，有利于粉煤灰的再利用。
具体实施方式以下提供本发明一种利用高温微波活化粉煤灰的方法的具体实施方式
，共提供6 个实施例，但应当指出，这些实施例的提供只是为了有利于对本发明的理解，而不是限制本 发明的保护范围，本发明的实施不限于以下的实施例。
实施例1调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 27，并研磨至细度 小于75微米，预热到150°C，然后加载微波，在800°C下煅烧60分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为20%的盐酸，100°C下浸取30分钟，铝元素浸出率为75.4%。实施例2调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 35，并研磨至细度 小于75微米，预热到600°C，然后加载微波，在1000°C下煅烧5分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为25 %的盐酸，75°C下浸取30分钟，铝元素浸出率为85.1%。实施例3调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 35，并研磨至细度 小于75微米，预热到400°C，然后加载微波，在900°C下煅烧60分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为20%的盐酸，120°C下浸取10分钟，铝元素浸出率为91. 22%。实施例4调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 39，并研磨至细度 小于75微米，预热到400°C，然后加载微波，在1000°C下煅烧20分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为15%的盐酸，120°C下浸取10分钟，铝元素浸出率为92. 35%。实施例5调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 30，并研磨至细度 小于75微米，预热到400°C，然后加载微波，在900°C下煅烧30分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为25%的硫酸，75°C下浸取60分钟，铝元素浸出率为78.2%。实施例6调整粉煤灰的氧化钙(CaO)三氧化二铝(A1203)质量比至0. 30，并研磨至细度 小于75微米，预热到350°C，然后加载微波，在900°C下煅烧60分钟，急冷，粉碎，用质量百 分比浓度为90%的硫酸，250°C下浸取30分钟，铝元素浸出率为87. 4%。以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本 发明的保护范围内。
权利要求
一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其特征在于，其具体步骤为(1)将粉煤灰中氧化钙与氧化铝的质量比调整在0.27～0.39范围内；(2)将步骤(1)的氧化钙与氧化铝混合均匀，并研磨至细度小于75微米；(3)将步骤(2)的混合物料的含水率控制在小于1％；(4)对步骤(3)制备的混合物料进行预热，预热的温度为150～600℃；(5)利用高温微波外加场对步骤(4)制备的预热料进行煅烧，煅烧的温度为800～1000℃，煅烧的时间为5～60分钟；微波频率为2450MHz；(6)将步骤(5)制得的烧结熟料采用风冷或水冷方式急冷后研磨至细度小于75微米；(7)用盐酸浸取，浸取温度为75～120℃，浸取时间为10～60分钟，获得氯化铝溶液，浸取率大于75％。
2.根据权利要求1所述的一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其特征在于，所述步 骤(5)的余热可用于步骤(4)的预热。
3.根据权利要求1所述的一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其特征在于，所述的 步骤(7)采用硫酸浸取，浸取温度为75 250°C，浸取时间为10 60分钟，获得硫酸铝溶 液，浸取率大于75%。
4.根据权利要求1所述的一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其特征在于，步骤(7) 采用的盐酸的质量百分比浓度为15 25%。
5.根据权利要求3所述的一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其特征在于，采用的 硫酸的质量百分比浓度为25 90%。
全文摘要
本发明涉及将固体废物转变为有用的东西技术领域，是一种利用高温微波活化粉煤灰的方法，其步骤为(1)调整粉煤灰中氧化钙与氧化铝的质量比；(2)将氧化钙与氧化铝混合均匀，研磨至细度小于75微米；(3)将混合物料的含水率控制在小于1％；(4)对混合物料进行预热；(5)利用高温微波对预热料进行煅烧；(6)急冷烧结熟料，并研磨至细度小于75微米；(7)用盐酸或硫酸浸取，获得氯化铝或硫酸铝溶液；本发明的积极效果是利用微波外加场能量利用率高和直接作用于物料的特点，在较短时间内完成对粉煤灰的处理，即可实现粉煤灰的高效活化，有利于氧化铝的提取，浸取率大于75％，又降低了能源的消耗，有利于粉煤灰的再利用。
文档编号B09B3/00GK101948126SQ20091019536
公开日2011年1月19日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者乔秀臣, 于建国 申请人:华东理工大学