本发明涉及粉煤灰再利用技术领域，尤其涉及一种粉煤灰中铝的回收方法。
背景技术：
能源是人类生存和发展中必不可少的基础，而煤炭是世界上储量最丰富的燃料资源。中国的能源结构以煤为主，现在是世界上最大的煤炭生产国和消费国。
随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，全国粉煤灰堆存量超过40亿吨，它已经是中国最大的单一工业固体废物来源。大量的粉煤灰堆存占用土地的矛盾日益凸显，严重浪费了土地资源，而且粉煤灰颗粒细微，是我国城市悬浮颗粒物的主要来源，其露天堆放会造成严重的扬尘，造成大气污染。另外，粉煤灰中的重金属元素在长期堆放过程中，会由于淋滤作用渗入到地下水系，成为重金属污染源，造成堆存地的水源污染，对人体和生物造成严重的危害。由此可见，粉煤灰的长期大量堆存不仅会浪费国家的土地资源，而且会给生态环境造成严重的污染，从而对人类的身体健康和生命安全造成严重的危害，更不利于人类的长远发展。因此，对煤炭的清洁利用、对粉煤灰的清洁处理成为我国能源战略的重要内容之一。
从1994年到2014年，经过20多年的努力，中国粉煤灰的利用已经取得70％以上的利用率。目前约30％未利用的粉煤灰，大约为1.6亿吨，主要分布在山西、内蒙、宁夏、陕西、甘肃和新疆等西部边远省份及主要煤炭生产基地。然而，中国产生的粉煤灰主要应用在一些低经济效益方面，比如水泥生产、墙体材料、耐火材料、道路和大坝建设及生产回填等，土壤修复、制备陶瓷材料、合成催化剂、沸石制备、有价金属元素的提取及硅铝新型功能材料的制备等高附加值利用途径有待进一步发展。
煤粉炉粉煤灰中大部分铝以莫来石相存在，常压条件下无法直接酸浸提取，需添加活化剂经过焙烧活化使莫来石相转变为可溶于酸的含铝物相后再进行酸浸。现有技术从粉煤灰中提取铝的方法主要采用回转窑焙烧活化-酸浸工艺，其存在温度高、时间长、能耗大及铝提取率低等问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉煤灰中铝的回收方法。采用本发明的方法，对粉煤灰中铝的提取率高达95.62％。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种粉煤灰中铝的回收方法，包括以下步骤：
(1)将粉煤灰和活化剂混合进行微波活化，得到活化物料；
(2)将所述步骤(1)得到的活化物料进行酸浸，得到浸出液和浸出液；将浸出液进行后处理，得到铝产品；
所述酸浸在超声和搅拌的条件下进行。
优选地，所述粉煤灰为煤粉炉粉煤灰。
优选地，所述步骤(1)中活化剂包括钠基活化剂、钙基活化剂或硫酸铵。
优选地，所述钠基活化剂包括碳酸钠、硼酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氟化钠或硅酸钠。
优选地，所述钙基活化剂包括碳酸钙、氧化钙或氯化钙。
优选地，所述微波活化的温度为300～1000℃。
优选地，所述微波活化的时间为10～60min。
优选地，所述步骤(2)中酸浸用药剂为无机酸，所述无机酸包括硫酸或盐酸。
优选地，所述步骤(2)中超声的频率为20～40kHz，功率密度为50～300W/L。
优选地，所述步骤(2)中酸浸的时间为20～90min。
本发明提供了一种粉煤灰中铝的回收方法，包括以下步骤：(1)将粉煤灰和活化剂混合进行微波活化，得到活化物料；(2)将所述步骤(1)得到的活化物料进行酸浸，得到浸出液和浸出液；将浸出液进行后处理，得到铝产品；所述酸浸在超声和搅拌的条件下进行。本发明在活化剂存在的情况下，采用微波对粉煤灰进行活化处理，将粉煤灰中的莫来石相转变为可溶于酸的含铝物相；然后在搅拌和超声条件下对活化料进行酸浸，固液分离后得到含铝溶液，经后续处理得到铝产品。本发明联用微波活化和超声浸出，将粉煤灰中的铝元素高效率提取，提高了粉煤灰中铝的回收效率。从实施例可以看出，采用本发明的方法，对粉煤灰中铝的提取效率高达95.62％。
进一步地，本发明的方法提取铝的时间短，降低了浸出酸度和浸出温度。
附图说明
图1为粉煤灰中铝的回收方法工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种粉煤灰中铝的回收方法，包括以下步骤：
(1)将粉煤灰和活化剂混合进行微波活化，得到活化物料；
(2)将所述步骤(1)得到的活化物料进行酸浸，得到浸出液和浸出液；将浸出液进行后处理，得到铝产品；
所述酸浸在超声和搅拌的条件下进行。
本发明将粉煤灰和活化剂混合进行微波活化，得到活化物料。在本发明中，所述粉煤灰优选为煤粉炉粉煤灰。
在本发明中，所述活化剂优选包括钠基活化剂、钙基活化剂或硫酸铵。在本发明中，所述钠基活化剂优选包括碳酸钠、硼酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氟化钠或硅酸钠。在本发明中，所述活化剂为碳酸钠、硼酸钠、氢氧化钠、硝酸钠或氟化钠时，所述粉煤灰与活化剂的质量比优选为1：0.8～1.5，更优选为1：1.1～1.4，最优选为1：1.2～1.3。在本发明中，所述活化剂为硅酸钠时，所述粉煤灰与活化剂的质量比优选为1：1.2～1.7，更优选为1：1.3～1.6，最优选为1：1.4～1.5。
在本发明中，所述钙基活化剂优选包括碳酸钙、氧化钙或氯化钙。在本发明中，所述活化剂碳酸钙或氧化钙时，所述粉煤灰与活化剂的质量比优选为1：1.5～2.0，更优选为1：1.6～1.9，最优选为1：1.7～1.8。在本发明中，所述活化剂为氯化钙时，所述粉煤灰与活化剂的质量比优选为1：1.0～1.5，更优选为1：1.1～1.4，最优选为1：1.2～1.3。
在本发明中，所述活化剂为硫酸铵时，所述粉煤灰与硫酸铵的质量比优选为1：4～8，更优选为1：4.5～7，最优选为1：5～6。
在本发明中，所述微波活化的温度优选为300～1000℃，更优选为400～900℃，最优选为500～700℃。在本发明中，所述微波活化的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。在本发明中，微波活化结束后，优选包括将活化产物自然冷却至100℃以下得到活化物料。
得到活化物料后，本发明将活化物料进行酸浸，得到浸出液和浸出渣；将所述浸出液进行后处理，得到铝产品。在本发明中，所述酸浸在超声和搅拌的条件下进行。在本发明中，所述酸浸用药剂优选包括无机酸；所述无机酸优选包括硫酸或盐酸。在本发明中，所述硫酸的浓度优选为1～6mol/L，更优选为2～5mol/L，最优选为3～4mol/L。在本发明中，所述酸浸药剂为硫酸时，所述酸浸的固液比优选为1：3～10g/mL；优选为1：4～8g/mL，最优选为1：5～6g/mL。在本发明中所述盐酸的浓度优选为3～8mol/L，更优选为4～7mol/L，最优选为5～6mol/L。在本发明中，所述酸浸药剂为盐酸时，所述酸浸的固液比优选为1：3～15g/mL，更优选为1：5～12g/mL，最优选为1：8～10g/mL。
在本发明中，所述酸浸在超声和搅拌的条件下进行。在本发明中，所述超声的频率优选为20～40kHz，更优选为25～35kHz，最优选为28～32kHz。在本发明中，所述超声的功率密度优选为50～300W/L，更优选为75～250W/L，最优选为100～200W/L。在本发明中，所述搅拌的转速优选为50～600rpm，更优选为100～500rpm，最优选为200～400rpm。在本发明中，所述酸浸的温度优选为25～100℃，更优选为40～90℃，最优选为50～80℃。在本发明中，所述酸浸的时间优选为20～90min，更优选为30～80min，最优选为40～60min。
在本发明中，在搅拌和超声条件下对活化料进行酸浸，将活化料中的偏铝酸盐转化为可溶性铝盐。
浸出完成后，本发明得到浸出液和浸出渣，浸出渣回收用作他用。在本发明中，所述浸出渣经后处理得到铝产品。本发明对后处理的步骤没有特殊的限定，本领域技术人员根据需要进行选择即可，如需要得到氧化铝固体产品，本发明优选包括以下步骤：将浸出液依次经蒸发结晶和煅烧，得到氧化铝固体。
图1为粉煤灰中铝的回收方法工艺流程图，本发明将粉煤灰与活化剂混合，进行微波活化，得到活化物料；活化物料与无机酸混合、酸浸，然后采用固液分离得到浸出渣和浸出液；浸出液经后处理，得到铝产品。
下面结合实施例对本发明提供的粉煤灰中铝的回收方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
在本发明的具体实施例中，所述粉煤灰为内蒙古某电厂的煤粉炉粉煤灰，其中含三氧化二铝49.68％，二氧化硅41.82％，氧化钙1.21％，氧化镁0.29％，二氧化钛1.77％。
实施例1
(1)取100g煤粉炉粉煤灰，将粉煤灰和碳酸钠以质量比1：1混合，通过微波加热至700℃，恒温20min，自然冷却至100℃以下，得到活化物料；
(2)将步骤(1)得到的活化物料，以固液比为1：10g/mL加入浓度为6mol/L的硫酸溶液，在温度90℃、转速为400rpm、超声频率为22kHz、超声功率密度为100W/L下，酸浸30min，经过滤得到浸出液；
测定浸出液中铝的含量为25.15g，计算铝的回收率达到95.62％。
实施例2
(1)取100g煤粉炉粉煤灰，将粉煤灰和碳酸钠以质量比1：0.8混合，通过微波加热至750℃，恒温30min，自然冷却至100℃以下，得到活化物料；
(2)将步骤(1)得到的活化物料，以固液比为1：8g/mL加入浓度为5mol/L的硫酸溶液，在温度为85℃、转速为500rpm、超声频率为25kHz、超声功率密度为150W/L下，酸浸40min，经过滤得到浸出液；
测定浸出液中铝的含量为24.68g，计算铝的回收率达到93.85％。
实施例3
(1)取100g煤粉炉粉煤灰，将粉煤灰和硫酸铵以质量比1：6混合，通过微波加热至700℃，恒温20min，自然冷却至100℃以下，得到活化物料；
(2)将步骤(1)得到的活化物料，以固液比1：10g/mL加入浓度为6mol/L的硫酸溶液，在温度为90℃、转速为400rpm、超声频率为22kHz、超声功率密度为100W/L下，酸浸30min，经过滤得到浸出液；
测定浸出液中铝的含量为24.34g，计算铝的回收率达到92.56％。
实施例4
(1)取100g煤粉炉粉煤灰，将粉煤灰和硫酸铵以质量比1：8混合，通过微波加热至750℃，恒温30min，自然冷却至100℃以下，得到活化物料；
(2)将步骤(1)得到的活化物料，以固液比1：8g/mL加入浓度为5mol/L的硫酸溶液，在温度为85℃、转速为500rpm、超声频率为25kHz、超声功率密度为150W/L下，酸浸40min，经过滤得到浸出液；
测定浸出液中铝的含量为24.80g，计算得到铝的回收率达到94.28％。
本发明在活化剂存在的情况下，采用微波对粉煤灰进行活化处理，将粉煤灰中的铝以偏铝酸盐的形式大量溶出；然后在无机酸、搅拌和超声条件下，将活化料中的偏铝酸盐转化为可溶性铝盐。本发明联用微波活化和超声浸出，将粉煤灰中的铝高效率提取，提高了粉煤灰中铝的回收效率。从实施例可以看出，采用本发明的方法，对粉煤灰中铝的提取效率高达95.62％。
以上所述仅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来说，在不脱离本发明原理的前提下，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。