专利名称：一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用工业固体废弃物处理利用生产氧化铝的方法，尤其涉及一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法。
背景技术：
粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。2008年我国粉煤灰年排放量高达3亿吨， 我国粉煤灰的总堆存量有50几亿吨。大量粉煤灰的排放不仅侵占大量土地，而且严重污染环境，构成了对生态和环境的双重破坏。因此开展粉煤灰的综合利用具有重大现实意义和长远战略意义。同样，我国是一个铝土矿资源不富有的国家，按目前氧化铝产量的增长速度和铝土矿开采速度，即使考虑到远景储量，我国的铝土矿的使用年限也很难达到30年。所以，解决这种资源危机的方法有两种一是合理利用现有铝土矿资源；二是积极找寻并利用其他含铝资源。而氧化铝是粉煤灰的主要成分之一，其质量分数一般为159Γ40%，最高可达58%。所以，开展从粉煤灰中提取氧化铝的研究工作可以解决粉煤灰的污染，变废为宝。目前，从粉煤灰中提取氧化铝的研究比较成熟的有石灰石烧结法和碱石灰烧结法，此两者通称为碱法。2004年12月内蒙古自治区科技厅召开了蒙西高新技术集团有限公司研究开发的“粉煤灰提取氧化铝联产水泥产业化技术”项目科技成果鉴定会，采用的就是改进的碱石灰烧结法。但碱法提取粉煤灰中氧化铝也存在一些问题，主要是①烧结法产生的硅钙渣，只能用做水泥原料，每生产1吨的氧化铝要产生数倍于粉煤灰的硅钙渣，而水泥有其相应的销售半径，如果当地没有大型的水泥工业支持将会造成二次污染；②烧结法只提取了粉煤灰中的氧化铝，其二氧化硅的利用价值低。③烧结法处理粉煤灰设备投资大，能耗高，成本高。由于粉煤灰的铝硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法处理粉煤灰原则上更合理。酸或酸性化合物与粉煤灰中的氧化铝反应生成的铝盐，铝盐溶解后进入溶液，硅不与酸或酸性化合物反应，完全留在固相渣中。酸法处理粉煤灰可以克服烧结法的不足，不会产生多于原料粉煤灰的固体废物，而且提取氧化铝后，二氧化硅会富集，渣中其含量能达到 80^90% (按氧化铝提取率85%计)，这样更有利于其利用。
发明内容
为解决上述技术问题本发明提供一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，目的是不添加任何助剂，提高粉煤灰中氧化铝提取率。为实现上述目的本发明提供了一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，它包括下述步骤
生料磨制将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为4. 5 8 :1 ；
熟料烧成将生料加热至23(T600°C，烧成时间控制在0. 5飞h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料溶出烧成的熟料用热水溶出，溶出时间0.广2h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液， 硅留在残渣中形成高硅渣；
氨气回收熟料烧成过程产生的氨气采用水或洗液回收，或通过除尘后用压缩机送至分解工序；
高硅渣分离洗涤溶出后的浆液进行固液分离和洗涤，溶液为硫酸铝铵溶液，洗后渣为高硅渣；
硫酸铝铵溶液分解向硫酸铝铵溶液加入通过熟料烧成工序得到的氨气或氨水，得到含有杂质的粗氢氧化铝和硫酸铵溶液；
粗氢氧化铝分离洗涤硫酸铝铵分解后的浆液进行固液分离和粗氢氧化铝洗涤，液体为硫酸铵溶液，固体为粗氢氧化铝；
低温拜耳法处理粗氢氧化铝用循环碱溶液进行低温拜耳法处理，除去其中铁、钙等杂质，得到冶金级氧化铝和高铁渣；
硫酸铵溶液蒸发氢氧化铝分离得到的硫酸铵溶液进行蒸发，得到适合配料的硫酸铵溶液或硫酸铵晶体。所述的生料磨制是采用湿磨或干磨中的一种。所述的熟料溶出采用磨机溶出或搅拌溶出中的一种。所述的高硅渣分离洗涤采用过滤机分离或沉降槽分离中的一种。所述的高硅渣分离洗涤采用一级、二级或多级逆流洗涤或采用一级、二级或多级平流洗涤中的一种。所述的硫酸铝铵分解采用通入氨气分解或加入氨水分解中的一种。所述的氢氧化铝分离洗涤采用过滤机分离或沉降槽分离中的一种。所述的硫酸铵溶液分解得到的硫酸铵溶液蒸发采用多效管式降膜蒸发器组、多效板式降膜蒸发器组或多效管板结合式降膜蒸发器组中的一种。所述的采用拜耳法处理粗氢氧化铝为生产氧化铝的全拜耳法工艺流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤和氢氧化铝焙烧工序。所述的高硅渣的主要成分为二氧化硅，用于制备白炭黑、硅胶或其它高硅产品。高铁渣作为炼铁原料。本发明的优点效果本发明不添加任何助剂，可有效提取粉煤灰中氧化铝，氧化铝的提取率可达到90%以上。本发明工艺流程中实现了硫酸铵循环，通过循环可以一批批的提取粉煤灰中氧化铝，整个过程没有废气、废液的排出，粉煤灰提取氧化铝后的高硅渣主要成分是二氧化硅，易于利用，高铁渣可作为炼铁原料供给炼铁行业。本发明反应体系为弱酸体系，设备容易解决，利于产业化。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1原料粉煤灰组成为:A1203 :41%, SiO2 48%, Fe2O3 :3. 3%、CaO 3. 3%、TiO2 1. 3%、MgO ο.m。原料粉煤灰的成分也可以采用其它组成成分，这不能用于限定本发明的保护范围。取IOOOg上述组成的粉煤灰，将粉煤灰与硫酸铵溶液混合湿磨得到生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为5 1 ；将生料加热至450°C，保温lh，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；烧成的熟料在热水中用湿磨溶出0.证，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经沉降槽分离和三级逆流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中通入熟料烧成产生的氨气，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经过滤机分离洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵溶液返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例2
取IOOOg实施例1中的原料粉煤灰，将原料粉煤灰与硫酸铵晶体混合干磨得到生料， 其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为6 1 ；将生料加热至600°C，保温证，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料在热水中用湿磨溶出lh，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经沉降槽分离和二级逆流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中通入熟料烧成产生的氨气，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经过滤机分离洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵溶液返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例3
取IOOOg实施例1中的原料粉煤灰，将原料将粉煤灰与硫酸铵溶液混合湿磨得到生料， 其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为7 1 ；将生料加热至230°C，保温池，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料在热水中用湿磨溶出2h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经过滤机分离和一级逆流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中加入熟料烧成产生的氨水，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经沉降槽分离和洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵溶液返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例4
取IOOOg实施例1中的原料粉煤灰，将原料将粉煤灰与硫酸铵溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为8 :1 ；将生料加热至550°C，保温0. 5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料在热水中用搅拌溶出1.5h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经沉降槽分离和三级平流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中加入熟料烧成产生的氨水，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经过滤机分离洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵晶体返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例5
取IOOOg实施例1中的原料粉煤灰，将原料将粉煤灰与硫酸铵溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为4. 5 1 ；将生料加热至400°C，保温1.证，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料在热水中用搅拌溶出0. lh，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经沉降槽分离和二级逆流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中加入熟料烧成产生的氨水，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经过滤机分离洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵晶体返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例6
取IOOOg实施例1中的原料粉煤灰，将原料将粉煤灰与硫酸铵溶液混合干磨制得到生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为4. 5 1 ；将生料加热至400°C，保温1. 5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料在热水中用搅拌溶出0. lh，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣；溶出后浆液经沉降槽分离和一级平流洗涤，液体为硫酸铝铵溶液，固体为高硅渣；向硫酸铝铵溶液中加入熟料烧成产生的氨水，使溶液分解出粗氢氧化铝固体，液体为硫酸铵溶液；分解后浆液经过滤机分离洗涤，得到粗氢氧化铝固体和硫酸铵溶液；硫酸铵溶液经蒸发后得到硫酸铵晶体返回生料磨制，循环使用；粗氢氧化铝经过低温拜耳法处理得到冶金级氧化铝和高铁渣。实施例中采用拜耳法处理粗氢氧化铝为生产氧化铝的全拜耳法工艺流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤和氢氧化铝焙烧等工序；制得的高硅渣的主要成分为二氧化硅，用于制备白炭黑、硅胶或其它高硅产品； 高铁渣可作为炼铁原料。
权利要求
1.一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于包括下述步骤生料磨制将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的重量比为4. 5 8 1 ；熟料烧成将生料加热至23(T600°C，烧成时间控制在0. 5、h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气，氨气用于制备氨水或通入硫酸铝铵溶液中；熟料溶出烧成的熟料用热水溶出，溶出时间0.广2h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液， 硅留在残渣中形成高硅渣；氨气回收熟料烧成过程产生的氨气采用水或洗液回收，或通过除尘后用压缩机送至分解工序；高硅渣分离洗涤溶出后的浆液进行固液分离和洗涤，溶液为硫酸铝铵溶液，洗后渣为高硅渣；硫酸铝铵溶液分解向硫酸铝铵溶液加入通过熟料烧成工序得到的氨气或氨水，得到含有杂质的粗氢氧化铝和硫酸铵溶液；粗氢氧化铝分离洗涤硫酸铝铵分解后的浆液进行固液分离和粗氢氧化铝洗涤，液体为硫酸铵溶液，固体为粗氢氧化铝；低温拜耳法处理粗氢氧化铝用循环碱溶液进行低温拜耳法处理，除去其中铁、钙等杂质，得到冶金级氧化铝和高铁渣；硫酸铵溶液蒸发氢氧化铝分离得到的硫酸铵溶液进行蒸发，得到适合配料的硫酸铵溶液或硫酸铵晶体。
2.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的生料磨制是采用湿磨或干磨中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用湿磨溶出或搅拌溶出中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的高硅渣分离洗涤采用过滤机分离或沉降槽分离中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的高硅渣分离洗涤采用一级、二级或多级逆流洗涤或采用一级、二级或多级平流洗涤中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的硫酸铝铵分解采用通入氨气分解或加入氨水分解中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的氢氧化铝分离洗涤采用过滤机分离或沉降槽分离中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的采用拜耳法处理粗氢氧化铝为生产氧化铝的全拜耳法工艺流程，包括原矿浆调配、低温溶出、赤泥分离洗涤、铝酸钠溶液分解、氢氧化铝分离洗涤和氢氧化铝焙烧等工序。
9.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的高硅渣的主要成分为二氧化硅，用于制备白炭黑、硅胶或其它高硅产品。
10.根据权利要求1所述的一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其特征在于所述的高铁渣作为炼铁原料。
全文摘要
本发明涉及一种利用工业固体废弃物生产氧化铝的方法，尤其涉及一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法。它包括下述步骤生料磨制、熟料烧成、熟料溶出、氨气回收、高硅渣分离洗涤、硫酸铝铵溶液分解、粗氢氧化铝分离洗涤、硫酸铵溶液蒸发和拜耳法处理。产品为冶金级氧化铝、高硅渣和高铁渣，高硅渣可用作为生产白炭黑、硅胶及高硅产品的原料，高铁渣可作为炼铁原料。本发明不添加任何助剂，可有效提取粉煤灰中氧化铝，氧化铝的提取率可达到90%以上，实现粉煤灰综合利用。
文档编号C01F7/02GK102358623SQ201110286119
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月24日 优先权日2011年9月24日
发明者刘瑛瑛, 廖新勤, 李来时 申请人:沈阳铝镁设计研究院有限公司