专利名称：一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法
一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法技术领域一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝以及综合利 用提取氧化铝后残渣的工艺方法。
技术背景目前，氧化铝的生产主要以铝土矿为原料，氧化铝的生产方法主要为碱法，包括 拜耳法、烧结法以及联合法。近年来，我国氧化铝产量不断快速增长，已成为世界第 二大氧化铝生产国，而我国是铝土矿资源相对贫乏的国家，目前全国查明和推断的铝 土矿资源储量对我国氧化铝工业保证程度低，因此资源问题已成为制约我国铝工业可 持续发展的主要问题之一。我国是煤炭大国，每年的粉煤灰排放量大，开发利用粉煤灰生产氧化铝，不仅对 我国铝工业的发展具有重要的意义，同时对我国煤电行业的降污减排等也有着重要的 意义。从粉煤灰中提取Al2(h的方法可分为碱法和酸法两大类。碱法包括石灰石烧法和碱石灰烧结法，国内外在碱法处理粉煤灰方面做了很多研究，碱法处理粉煤灰生产氧 化铝的主要特点是工艺流程长，运作的物料量大，设备投资亦较大。而且提取氧化铝 后所产生的残渣量是粉煤灰量的数倍，需要配套有相应的水泥生产系统处理提取氧化 铝后所产生的大量残渣，因此，在一定程度上某地区利用粉煤灰提取氧化铝的生产规 模不得不受到当地水泥市场的限制。与碱法比较，用酸法来处理粉煤灰在有效提取粉 煤灰中铝氧化物的同时，粉煤灰中的二氧化硅不进入湿法系统，在生产过程中不会产 生新的固体物料，残渣量较小，因而运作的物料量小，设备投资相对较小。但酸法主要的不足之处在于使用的反应装备必须耐酸，且废酸回收相对较为困难；其次，在浸 取氧化铝时，也将粉煤灰中的许多可溶出的杂质如铁、镁等带入了溶液，需增添后序 处理工序。这些不足之处都会在一定程度上制约酸法提取粉煤灰中氧化铝的规模及其 社会经济效益。 发明内容本发明的目的就是为了克服已有的从粉煤灰中提取氧化铝的工艺方法的不足，提 供一种工艺方法简单、对设备的耐腐蚀性要求低、易于大规模的工业化应用的从粉煤 灰中提取氧化铝的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于其方法是将硫酸铵配入粉煤灰进 行烧结，所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体 的硫酸铝铵，固体硫酸铝铵和氨气得氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，得到固体的 氢氧化铝，氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续 循环使用。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于硫酸铵配入粉煤灰进行 烧结的配料比以硫酸铵/粉煤灰中氧化铝的分子比计为3-12，烧结温度为240-900°C， 烧结反应为0.1-5小时。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于用水常压溶出烧结熟料， 溶出后固相残渣采用过滤或者沉降分离。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于用水或者溶出后固相残 渣的洗涤水溶出烧结熟料。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于对于烧结熟料溶出后得 到的含硫酸铝铵的溶液，是通过蒸发结晶的方法或者降温后结晶的方法得到固体的硫 酸铝铵。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于通氨气和得到的固相硫 酸铝铵反应，使固相硫酸铝铵分解生成氢氧化铝；经洗涤得到氢氧化铝，焙烧后得到 氧化铝，洗涤氢氧化铝后的液相经蒸发，得到的硫酸铵返回烧结工序配料。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于其过程使用的氨气来自 硫酸铵和粉煤灰的烧结工序。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于提取氧化铝后残渣的主 要成分为Si02，可用于生产白碳黑或建筑用材料等。本发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于所用的原料也可以是煤石干石。本发明的方法，基于以下化学原理烧结反应4(NH4)2S04+A1203 = 2NH4A1(S04)2+6NH3+3H20 分解反应NH4A1(S04)2 12H20+3NH3 = Al(OH)3+2(NH4)2S04+9H20采用硫酸铵与粉煤灰按一定的配比进行烧成，所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵 的溶液，溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵，通氨气和固相硫酸铝铵反应后， 得到氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，即可得到固体的氢氧化铝，氢氧化铝经煅烧 后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续循环使用。采用本发明的方法，从粉煤灰中提取氧化铝后的残渣可以得到再利用，如用于生
产白碳黑或建筑用材料等；使用的硫酸铵为弱酸性，对设备的腐蚀性小，且硫酸铵可 以循环使用，整体工艺易于工业化应用。对设备的耐腐蚀性能要求低；所得残渣量小， 有利于提取氧化铝后残渣的综合利用。
]图1为本发明的方法的原则工艺流程图。
具体实施方式
]一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，采用粉煤灰与硫酸铵按一定的配比进行烧成， 所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝 铵，固体硫酸铝铵和来自烧结过程的氨气发生反应(必要时除来自烧结过程的氨气之 外，还可以补充一定量的氨气)，可得氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，即可得到固 体的氢氧化铝，氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后， 继续循环使用。而溶出后固相残渣的主要成分为Si02，便于综合利用，如生产白碳黑 等。使用硫酸铵和粉煤灰按适当的比例配料后进行烧结，烧结温度在240-90(TC，烧 结反应时间为0.1~5小时，配料比以硫酸铵/粉煤灰中氧化铝的分子比计，为3-12。用 水常压溶出烧结熟料，可以有较高的氧化铝溶出率。控制适宜的溶出条件，烧结熟料 中氧化铝的溶出率可以》95%。溶出后固相残渣的分离可以采用过滤分离或者沉降分 离的方法来实现。用于溶出烧结熟料的水，可以是新水，也可以是溶出后固相残渣的 洗涤水。对于烧结熟料溶出后得到的含硫酸铝铵的溶液，通过结晶的方法得到固体的 硫酸铝铵，同时有效分离溶出液中的铁等杂质。比如可以通过蒸发的办法使硫酸铝铵 结晶析出。通氨气和固相硫酸铝铵反应，使固相硫酸铝铵分解生成氢氧化铝。经洗涤 得到氢氧化铝，焙烧后得到氧化铝。洗涤氢氧化铝后的液相经蒸发，得到的硫酸铵返 回烧结工序配料。氨气来自硫酸铵和粉煤灰的烧结工序。必要时需要补充一定量的新 氨气。从粉煤灰中提取氧化铝后的残渣可以得到再利用，如用于生产白碳黑和建筑用 材料等。所用的原料也可以是煤矸石。实施例1将含氧化铝33%、 二氧化硅49%的粉煤灰磨细，按硫酸铵/粉煤灰中的氧化铝的 分子比为5配矿，烧结温度53(TC，反应时间为2小时，烧结熟料在98"C的条件下溶 出，溶出液经结晶后所得硫酸铝铵固体使用氨气进行分解，得到氢氧化铝固体，经洗 涤、过滤、焙烧后，得到氧化铝产品，所得氧化铝产品杂质化学成分为Fe203: 0.02%， Si02: 0.08%。实施例2将含氧化铝40%、 二氧化硅48%的粉煤灰磨细，按硫酸铵/粉煤灰中的氧化铝的 分子比为4配矿，烧结反应温度50(TC，反应时间为2小时，烧结熟料在85。C的条件 下溶出，溶出液经结晶后所得硫酸铝铵固体使用氨气进行分解，得到氢氧化铝固体， 经洗涤、过滤、焙烧后，得到氧化铝产品，所得氧化铝产品杂质化学成分为Fe203: 0.05%, Si02: 0.05%。实施例3将含氧化铝38%、 二氧化硅47%的粉煤灰磨细，按硫酸铵/粉煤灰中的氧化铝的 分子比为4.5配矿，烧结反应温度46(TC，反应时间为3小时，烧结熟料在卯。C的条 件下溶出，溶出液经结晶后得到的硫酸铝铵固体经溶出后重结晶，再使用氨气进行分 解，得到氢氧化铝固体，经洗涤、过滤、焙烧后，得到氧化铝产品，所得氧化铝产品 杂质化学成分为Fe203: 0.04%, Si02: 0。04%。实施例4将含氧化铝38%、 二氧化硅46%的煤矸石破碎磨细，按硫酸铵/煤石干石中的氧化 铝的分子比为5配矿，烧结反应温度46(TC，反应时间为3小时，烧结熟料在95"C的 条件下溶出，溶出液经结晶后得到的硫酸铝铵固体再使用氨气进行分解，得到氢氧化 铝固体，经洗涤、过滤、焙烧后，得到氧化铝产品，所得氧化铝产品杂质化学成分为 Fe203: 0.05%, Si02: 0.05%。
权利要求
1.一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于其方法是将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结，所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵，固体硫酸铝铵和氨气反应得到氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，得到固体的氢氧化铝，氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续循环使用。
2. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于硫酸铵 配入粉煤灰进行烧结的配料比以硫酸铵/粉煤灰中氧化铝的分子比计为3-12，烧结温度 为240-90(TC，烧结反应为0.1~5小时。
3. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于用水常 压溶出烧结熟料，溶出后固相残渣采用过滤或者沉降分离。
4. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于用水、 或者溶出后固相残渣的洗涤水溶出烧结熟料。
5. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于对于烧 结熟料溶出后得到的含硫酸铝铵的溶液，是通过蒸发结品的方法或者降温后结晶的方 法得到固体的硫酸铝铵。
6. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于通氨气 和得到的固相硫酸铝铵反应，使固相硫酸铝铵分解生成氢氧化铝；经洗涤得到氢氧化铝，焙烧后得到氧化铝，洗涤氢氧化铝后的液相经蒸发，得到的硫酸铵返回烧结工序 配料。
7. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于其固相 硫酸铝铵分解过程使用的氨气来自硫酸铵和粉煤灰的烧结工序。
8. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于提取氧 化铝后残渣的主要成分为Si02,用于生产白碳黑或建筑用材料等。
9. 根据权利要求1所述的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于所用的 原料是煤幵石。
全文摘要
一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝以及综合利用提取氧化铝后残渣的工艺方法。其特征在于其方法是将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结，所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵，固体硫酸铝铵和氨气反应得到氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，得到固体的氢氧化铝，氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续循环使用。采用本发明的方法，使用的硫酸铵为弱酸性，对设备的腐蚀性小，且硫酸铵可以循环使用，整体工艺易于工业化应用。对设备的耐腐蚀性能要求低；所得残渣量小，有利于提取氧化铝后残渣的综合利用。
文档编号C01F7/30GK101117228SQ200710118679
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者尹中林, 范伟东, 卓 赵 申请人:中国铝业股份有限公司