用油页岩灰渣制备氧化铝的方法

专利名称：用油页岩灰渣制备氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝的制备方法，尤其是以废弃的油页岩灰渣作为原料提 取氧化铝的方法。
背景技术：
现在工业的迅速发展，资源问题是当今社会的重大问题之一。目前，氧化铝 的生产主要依赖于铝土矿。自然界中含铝矿物有多种，作为生产氧化铝的原料主 要是铝土矿。用铝土矿或其它含铝原料生产氧化铝，实质上就是使矿石中的氧化 铝与其它杂质分离的过程。生产氧化铝的方法有碱法、酸法、电热法。随着铝消 费量的增加，矿石开采量增加，铝土矿资源逐年减少，矿石铝品位不断下降，开 采成本不断提高，研究高硅低品位铝土矿或其他高硅含铝矿物原料的利用逐渐成 为趋势。我国是一个油页岩资源丰富的国家，居世界第4位。主要分布于15个省份 区，集中在东北和中南地区，査明资源储量329.89亿t。油页岩的开发利用得 到了国内外的重视，现在世界上有69%的油页岩用于燃烧来发热、发电，25%的 油页岩经各种干馏发生炉来提炼页岩油，只有6%的油页岩用于建筑、农业等方 面。国外及国内油母页岩灰渣， 一般用来制备混凝土或其他的建筑材料，而利用 油页岩废渣提取铝未见报道。油页岩灰渣系油页岩在工业制油过程中所产生的一 种附属废料，其主要矿物成分为片状高岭石，其次为碳等有机质。油页岩灰渣的 堆放，在占地的同时又污染环境。以抚顺页岩为例，油页岩干馏后，残渣占80% 90%左右，其主要的化学组成为Si02、 A1203、 Fe203、 MgO、 CaO。含量分别 为57.8%， 17.84%， 8.62%， 1.09%， 0.7%。显然，通过化学方法从油页岩灰渣 中提取出铝，既消除了灰渣的工业污染，又回收了灰渣中的有色金属，使有限的 资源得到有效的利用，符合减排增效的循环经济理念，是一举两得的好办法。

发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种用油页岩灰渣制备氧 化铝的方法。本发明的目的是通过以下方式实现的-用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，包括以下次序和步骤a、 将油页岩灰渣粉碎至〈150目的细粉，在一定温度下煅烧；b、 将煅烧后的油页岩灰渣与硫酸溶液按照固液l: 2 5的比例加热混合，得硫酸铝水溶液，混合后硫酸的质量分数为20 30%;c、 将上述混合物经固液分离，去除固体残渣，得含有Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、F2+等金属离子的硫酸铝滤液；d、 将步骤C所得硫酸铝滤液，向滤液中加入质量分数为10%~30%的氢氧化钠溶液后过滤，滤除溶液中的Ca"、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子，得偏铝酸钠 溶液；e、 向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀；f、 将步骤e所得氢氧化铝沉淀烘干、煅烧得到氢氧化铝粉末。 本发明的目的还可以通过以下方式实现步骤a中的煅烧，其煅烧温度在600 750°C，煅烧时间为3 4hr;步骤b 中所述的加热温度为80 105T:，反应时间为2 5hr;步骤c所述的氢氧化钠所 占总溶液质量分数为20~40%，中和后溶液的pH值大于13;步骤d所述通入二 氧化碳气体，通入速度为5 60mL/min，中和后溶液的pH值为8 9;步骤f所 述的煅烧，其温度为600 100(TC。有益效果与现有技术比，原料廉价易得，既消除了灰渣的工业污染，又回收了灰渣中的有色金属，使有限的资源得到综合利用，制备的氧化铝的性能指标好，纯度达98.5%，提取率达75%，且工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。


附图为用油页岩灰渣制备氧化铝的方法工艺流程图具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，包括以下次序和步骤a、 将油页岩灰渣粉碎至〈150目的细粉，在一定温度下煅烧；b、 将煅烧后的油页岩灰渣与硫酸溶液按照固液l: 2 5的比例加热混合，得 硫酸铝水溶液，混合后硫酸的质量分数为20 30%;c、 将上述混合物经固液分离，去除固体残渣，得含有Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子的硫酸铝滤液；d、 将步骤c所得硫酸铝滤液，向滤液中加入质量分数为10%~30%的氢氧化 钠溶液后过滤，滤除硫酸铝溶液中的C^+、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子，得偏 铝酸钠溶液；e、 向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀；f、 将步骤e所得氢氧化铝沉淀烘干、煅烧得到氢氧化铝粉末。 本发明的目的还可以通过以下方式实现步骤a中的煅烧，其煅烧温度在600 750°C，煅烧时间为3 4hr;步骤b 中所述的加热温度为80 105'C，反应时间为2 5hr;步骤c所述的氢氧化钠中 和后溶液的pH》13;步骤d所述通入二氧化碳气体，通入速度为5 60mL/min， 中和后溶液的pH值为8 9;步骤f所述的煅烧，其温度为600 100(TC。实施例一称取100g油页岩灰渣，在60(TC煅烧2h，加入500g30XH2SO4溶液(98% 的浓硫酸83ml、水347ml)，边搅拌边加热，加热至95。C反应5h，停止搅拌， 待溶液冷却至7(TC后过滤，经固液分离去除残渣，向滤液中加入20%NaOH溶 液74g (NaOH14.8g、 H2059.2ml)，中和后溶液pH>13，经过滤，滤除溶液中 的Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子，得偏铝酸钠溶液(NaAl02)，从底部向 偏铝酸钠(NaA102)滤液通入C02气体，通入气体的速度为10ml/min，溶液的 pH值为9，得A1(0H)3沉淀，将Al(OH)3沉淀烘干，在70(TC煅烧得到Al203。 提取率为74.90%，纯度为98.20%。 实施例二称取100g油页岩灰渣，在650。C煅烧2h，加入400g30XH2SO4溶液(98% 的浓硫酸67ml、水278ml)，边搅拌边加热，加热至9CTC反应5h，停止搅拌， 待溶液冷却至70'C后过滤，经固液分离去除残渣，向滤液中加入20%NaOH溶 液75g(NaOH15g、H2O60ml)，中和后溶液pH》13，经过滤，滤除溶液中的Ca2、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子，得偏铝酸钠溶液(NaA102)，从底部向偏铝酸钠 溶液(NaA102)通入C02气体，通入气体速度为20 ml/min，溶液的pH值为9， 得Al (OH)3沉淀，将Al (OH)3沉淀烘干，800'C煅烧得到A1203。提取率为72.54%, 纯度为98.17%。 实施例三称取100g油页岩灰渣，在65(TC煅烧3h，加入400g20XH2SO4溶液(98% 的浓硫酸44ml、水318ml)，边搅拌边加热，加热至95'C反应5h，停止搅拌， 待溶液冷却至7(TC后过滤，经固液分离去除残渣，向滤液中加入20%NaOH溶 液74g (NaOH14.8g、 H2059.2ml)。中和后溶液pH》13,经过滤，滤除溶液中的 Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 Feh等金属离子，得偏铝酸钠溶液(NaA102)，从底部向偏铝 酸钠溶液(NaAl02)通入C02气体，通入气体速度为30 ml/min，溶液的pH值 为8。得A1 (OH)3沉淀，将A1 (OH)3沉淀烘干，70(TC煅烧得到A1203。提取率 为63.58%，纯度为98.22%。 实施例四称取100g油页岩灰渣，在70(TC煅烧3h，加入300g40XH2SO4溶液(98% 的浓硫酸67ml、水178ml)，边搅拌边加热，加热至90。C反应3h,停止搅拌， 待溶液冷却至7(TC后过滤，经固液分离去除残渣，向滤液中加入20%NaOH溶 液75g(NaOH15g、H2O60ml)。中和后溶液pH》13,经过滤，滤除溶液中的Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 F^+等金属离子，得偏铝酸钠溶液(NaA102)，从底部向偏铝酸钠 溶液(NaA102)通入C02气体，通入气体速度为20ml/min，溶液的pH值为8。 得Al (OH)3沉淀，将Al (OH)3沉淀烘干，700。C煅烧得到八1203。提取率为69.65%， 纯度为98.30%。
权利要求
1、一种用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于包括以下次序和步骤a、将油页岩灰渣粉碎至＜150目的细粉，在一定温度下煅烧；b、将煅烧后的油页岩灰渣与硫酸溶液按照固液1∶2～5的比例加热混合，得硫酸铝水溶液，混合后硫酸的质量分数为20～30％；c、将上述混合物经固液分离，去除固体残渣，得含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+等金属离子的硫酸铝滤液；d、将步骤c所得硫酸铝滤液，向滤液中加入质量分数为10％～30％的氢氧化钠溶液后过滤，滤除溶液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+等金属离子，得偏铝酸钠溶液；e、向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀；f、将步骤e所得氢氧化铝沉淀烘干、煅烧得到氢氧化铝粉末。
2、 按照权利要求1所述的用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于，步 骤a中的煅烧，其煅烧温度在600 750°C，煅烧时间为3 4hr。
3、 按照权利要求1所述的用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于，步 骤b中所述的加热温度为80 105°C，反应时间为2 5hr。
4、 按照权利要求1所述的用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于， 步骤c所述的氢氧化钠中和后溶液的pH值》13。
5、 按照权利要求1所述的用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于， 步骤d所述通入二氧化碳气体，通入速度为5 60mL/min，中和后溶液的pH值 为8 9。
6、 按照权利要求1所述的用油页岩灰渣制备氧化铝的方法，其特征在于， 步骤f所述的煅烧，其温度为600 1000°C。
全文摘要
本发明涉及一种氧化铝的制备方法，尤其是以废弃的油页岩灰渣作为原料提取氧化铝的方法。将油页岩灰渣粉碎至＜150目的细粉，在一定温度下煅烧，加入硫酸溶液进行酸浸，固液分离，去除固体残渣，得硫酸铝滤液，加氢氧化钠溶液后过滤，滤除溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺等金属离子，得偏铝酸钠溶液，向偏铝酸钠溶液通入二氧化碳气体，得到氢氧化铝沉淀，经烘干、煅烧得到氢氧化铝粉末。与现有技术比，原料廉价易得，既消除了灰渣的工业污染，又回收了灰渣中的有色金属，使有限的资源得到综合利用，制备的氧化铝的性能指标好，纯度达98.5％，提取率达75％，且工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。
文档编号C01F7/26GK101214983SQ20081005020
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者刘招君, 安佰超, 徐吉静, 王文颖, 甘树才, 肖国拾, 高桂梅 申请人:吉林大学