粉煤灰酸碱联合提取铝基产品和硅基产品的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及粉煤灰利用领域,具体地,设及一种粉煤灰酸碱联合提取和制备侣基 广品和娃基广品的方法。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物,我国粉煤灰排放量非常大,粉煤灰的排放 既占用耕地又污染环境,因此,粉煤灰的综合利用具有非常重大的现实意义和长远战略意 义。
[0003] 粉煤灰的化学成分与煤的成分息息相关,主要成分为二氧化娃(Si〇2)、氧化侣 (Al2〇3),W及S氧化二铁(Fe2〇3)、氧化巧(CaO)和未燃尽的碳等,由于粉煤灰化学成分中含 有多种可利用元素(如侣和娃等),因此粉煤灰是一种极具开发价值的丰富资源。如果能够 有效回收粉煤灰中的有用物质,既可W发展循环经济和节约型经济,又可W减少开矿对自 然生态环境的破坏。实现粉煤灰的资源化综合利用是一件利国利民的好事,意义重大。
[0004] 粉煤灰综合利用的主要对象是作为其主要成分的氧化侣(Al2〇3)和二氧化娃 仪〇2),所采用的方法,可W分为酸法、碱法和酸碱联合法等几类。 阳〇化]粉煤灰酸法提侣的优势在于利用了粉煤灰中的二氧化娃与酸不反应的原理,通过 酸浸使氧化侣和二氧化娃得到有效分离。酸法提侣的特点是工艺流程短、产生废渣的量少, 但存在粉煤灰提侣残渣处理和利用上的困难。
[0006] 碱法提取矿物,包括粉煤灰中氧化侣的历史最为悠久,工艺众多。一般主要可W 分为,石灰石烧结法、碱石灰烧结法、改良碱石灰烧结法W及氧化儀赔烧提侣等方法。例 如,专利CN102107895A提出了改良碱石灰烧结法,减少了石灰的用量和提侣残渣的排放。 CN201310594879. 2提出了氧化儀赔烧提侣的方法,更加节能并进一步减少了提侣残渣排 放。碱法的特点是工艺成熟、适用面广,但同样存在粉煤灰提侣残渣处理和利用上的困难。
[0007] 专利CN 200710087028. 3中提出了一种酸碱联合法,W无水NazCOs为助剂,将一定 量的无水NazCOs和粉煤灰混合赔烧,W分解粉煤灰中的莫来石和侣娃酸盐玻璃相,从而增 加粉煤灰中侣的反应活性,然后用稀酸进行溶解和过滤。二氧化娃W凝胶的形式沉淀出来, 侣W AlCls或者Al 2 (S〇4) 3的形式进入液相,从而使粉煤灰中的Al和Si得W分离。得到的 二氧化娃凝胶沉淀用于制备娃基产品,滤液经除杂后通过调节抑值沉淀出Al (OH) 3,经般烧 即可得到Al2〇3。酸碱联合法的特点是烧结溫度较低,能耗相对较低,但缺点是工艺中产生 和使用的酸碱介质不能循环,二次污染严重。
[0008] 因此,为促进粉煤灰综合利用,迫切需要开发一种环境污染小,并且能够高效地从 粉煤灰中提取和制备侣基产品和娃基产品的方法。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术中存在的粉煤灰提侣残渣处理和利用方面的压力,W及各方法 普遍存在的二次污染的问题,提供一种环境污染小,并且能够高效地从粉煤灰中提取和制 备侣基产品和娃基产品的方法。
[0010] 为了实现本发明的上述目的,本发明的第一方面提供了一种粉煤灰酸碱联合提取 侣基产品和娃基产品的方法,其中,该方法包括W下步骤: 1] (1)在粉煤灰酸法提侣的条件下,将粉煤灰置于酸性溶液中,得到侣盐溶液和第一 提侣残渣;
[0012] (2)对步骤(1)中得到的第一提侣残渣进行水洗,直至第一提侣残渣的电导率为 0. 5-5mS/cm,得到低酸残渣和高酸洗水;对得到的低酸残渣进行二次水洗,得到除酸后的第 一提侣残渣;
[0013] (3)在粉煤灰碱法提娃的条件下,将步骤(2)中得到的除酸后的第一提侣残渣置 于碱性溶液中,得到娃酸钢溶液和提娃残渣;
[0014] (4)在粉煤灰碱法提侣的条件下,将步骤(3)中得到的提娃残渣按配方进行混合、 赔烧,经浸取和固液分离得到侣酸钢溶液和第二提侣残渣;
[0015] (5)对步骤(4)中得到的第二提侣残渣进行水洗,直至第二提侣残渣的电导率为 0. 5-5mS/cm,得到低碱残渣和高碱洗水;对得到的低碱残渣进行二次水洗,得到除碱后的第 二提侣残渣和低碱洗水;所述低碱洗水用于步骤步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。
[0016] 本发明提供的方法,充分利用了酸法和碱法处理粉煤灰的各自优势,在进一步提 高粉煤灰中氧化侣提取率的同时,由于优化了对残渣的除酸和除碱工艺,使得除碱工艺中 产生的低碱洗水能够用于除酸工艺,从而克服了现有酸碱联合法存在的二次污染问题。更 重要的是,本发明的发明人意外地发现使用除碱工艺中产生的低碱洗水对第一提侣残渣进 行二次水洗时,还能够大幅度地提局后续对二氧化娃的提取率,从而制备娃基广品。
[0017] 本发明的第二方面提供了由上述方法制备得到的侣基产品或娃基产品。
[0018] 正是基于运样的发现,本发明能够在实现粉煤灰高值化应用的同时,减少了对环 境的影响,使粉煤灰的大规模处理和资源化利用成为可能。
【附图说明】
[0019] 图1是显示了本发明提供的粉煤灰酸碱联合提取和制备侣基产品和娃基产品的 方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0020] W下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0021] 例如,如图1所示,本发明提供了一种粉煤灰酸碱联合提取和制备侣基产品和娃 基产品的方法,其中,该方法包括W下步骤:
[0022] (1)在粉煤灰酸法提侣的条件下,将粉煤灰置于酸性溶液中,得到侣盐溶液和第一 提侣残渣;
[0023] (2)对步骤(1)中得到的第一提侣残渣进行水洗,直至第一提侣残渣的电导率为 0. 5-5mS/cm,得到低酸残渣和高酸洗水;对得到的低酸残渣进行二次水洗,得到除酸后的第 一提侣残渣;
[0024] 做在粉煤灰碱法提娃的条件下,将步骤似中得到的除酸后的第一提侣残渣置 于碱性溶液中,得到娃酸钢溶液和提娃残渣;
[00巧](4)在粉煤灰碱法提侣的条件下,将步骤(3)中得到的提娃残渣按配方进行混合、 赔烧,经浸取和固液分离得到侣酸钢溶液和第二提侣残渣;
[00%] (5)对步骤(4)中得到的第二提侣残渣进行水洗,直至第二提侣残渣的电导率为 0. 5-5mS/cm,得到低碱残渣和高碱洗水;对得到的低碱残渣进行二次水洗,得到除碱后的第 二提侣残渣和低碱洗水;所述低碱洗水用于步骤步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。
[0027] 本发明中,步骤(1)中,所述粉煤灰酸法提侣的方法为各种使用酸性介质从粉煤 灰中提取和制备侣基产品的方法,可W根据需要选择本领域常用的方法,例如,盐酸法、硫 酸法、硝酸法或硫酸锭法等。因此,步骤(1)中提取和制备侣基产品的条件可W根据所选择 的具体方法,选择本领域技术人员公知的常规条件。例如,W盐酸法为例,可W将粉煤灰置 于盐酸溶液中进行浸溶反应,盐酸溶液的浓度可W为20-37重量%,优选为20-30重量%, 所述粉煤灰与盐酸的比例可W为本领域公知的范围,例如,盐酸溶液中HCl与粉煤灰中氧 化侣的摩尔比可W为4-9:1,优选为4. 5-6:1 ;反应的条件包括:溫度为100-200°C,优选为 130-150。反应压力可W为0. 1-2. 5MPa,优选为0. 3-1. OMPa,反应时间可W为0. 5-4小时, 优选为1. 5-2. 5小时。
[0028] 所述侣基产品为侣盐溶液,优选情况下,本发明提供的方法还包括:对步骤(1) 中得到的侣盐溶液进行结晶、般烧,得到氧化侣产品。例如,W盐酸法为例,可W先对侣盐 溶液进行负压浓缩,所述浓缩的条件可W包括:压力为-0. 03到-0. 07MPa,优选为-0. 04 到-0. 06MPa ;溫度为50-110°C,优选为70-80°C。经浓缩和冷却,析出结晶氯化侣,在冷却 时可W控制析出的晶体重量占氯化侣滤液重量的40-65重量%,W使大部分氯化侣结晶析 出,而少量氯化铁等杂质由于浓度较低,仍留在溶液当中。析出氯化侣结晶后,进行固液分 离,剩余的液体重新返回进行结晶,当剩余的液体循环到一定次数杂质含量较高时,可W对 运部分滤液进行除铁处理。所述固液分离可W采用本领域常规的操作方法,例如,使用离屯、 分离或真空带式过滤。结晶氧化侣可W在900-1200°C下进行般烧分解,优选在950-1100°C 下进行般烧分解。
[0029] 所述般烧可W采用一段式般烧,也可W采用分段式般烧;所述一段式般烧和分段 式般烧的条件为本领域技术人员所公知,例如,一段式般烧可W将结晶氯化侣直接加热到 900-1200°C,般烧1-4小时;分段式般烧可W首先将结晶氯化侣在300-500°C下加热1-2小 时,使大部分氯化侣分解,然后升溫至900-1200°C下般烧1-3小时。热分解产生的氯化氨气 体可W经吸收塔吸收后循环制成盐酸,重复使用。
[0030] 根据本发明,对步骤(1)中得到的第一提侣残渣进行水洗,直至洗水电导率为 0. 5-5mS/cm,更优选地,电导率为1. 0-2. 5mS/cm,得到低酸残渣,并同时对高酸洗水进行循 环利用。低酸残渣可W使用步骤巧)中得到的低碱洗水进行二次水洗,得到的中性废水可 W方便处理或者排放。
[0031] 本发明中,步骤(3)中,从除酸后的第一提侣残渣中提取和制备娃基产品的方法, 可W为将除酸后的第一提侣残渣置于碱性溶液中浸溶,固液分离后得到娃基产品和提娃残 渣。所述除酸后的第一提侣残渣的碱法提娃的条件包括:溫度为50-180°C,时间为0. 25-6 小时。在浸溶过程中,除酸后的第一提侣残渣与碱性溶液的比例可W在很大范围内改变, 优选情况下,W所述除酸后的提侣残渣中的二氧化娃计,所述除酸后的提侣残渣与碱性溶 液中所含碱的摩尔比可W为I :0. 2-10,更优选为I :0. 4-5。步骤(3)中所用碱性溶液的浓 度为本领域技术人员所公知,例如可W为5-80重量%,优选为10-50重量%。本发明中,所 述娃基产品W娃酸钢的形式存在于溶液中,还可W