一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于资源与环境【技术领域】，具体涉及一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺。粉煤灰中含有大量可回收的氧化铝，利用硫酸铵与粉煤灰煅烧，破坏SiO2-Al2O3键，使粉煤灰中的氧化铝与其反应生成硫酸铝，然后利用氢氧化钠溶液溶解，再通入过量的二氧化碳气体，以实现硅铝固液分离，从而在粉煤灰中得到氢氧化铝，继而经过煅烧分解得到氧化铝产物。相对于传统的碱烧结法、酸浸法，使用硫酸铵可大大降低反应发生时的成本和能耗问题；相对于已有的硫酸铵提铝工艺，此工艺简化了流程，使用氢氧化钠溶液和二氧化碳气体实现氧化铝的提取，一方面降低了运行的成本和难度，另外也避免了使用氨水所带来的危险，增强了工艺的安全性和可靠性，而且还可获得较高的氧化铝提取率。
【专利说明】一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于资源与环境【技术领域】，具体涉及一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺。
【背景技术】
[0002]现阶段的氧化铝基本上是从铝土矿中提取得来的。而我国的铝土矿稀缺，造成了国内铝土矿资源稀缺与需求旺盛的矛盾十分突出。经过实验研究及实际生产过程，人们逐渐发现从粉煤灰中可提取出的氧化铝无疑能解决我国求大于供的现状。与此同时，从粉煤灰中提取氧化铝还可以解决粉煤灰占用大量土地，造成二次扬尘等问题，可谓一举多得。
[0003]目前，提取粉煤灰中的氧化铝从原理上来讲，主要就是通过利用某种物质与粉煤灰反应，破坏粉煤灰中的Al2O3-SiO2键，提高Al2O3的活性使得粉煤灰中的Al2O3变成AlCl3或Al2 (SO4) 3,接着再通过特定试剂使最终的产物转变为沉淀，而其他物质保持离子状态，从而实现固液分离，得到ai2o3。
[0004]粉煤灰提取氧化铝的方法主要有碱烧结法、酸浸法和硫酸铵法。
[0005]碱烧结法利用石灰石等钙盐和Na2CO3等钠盐掺入粉煤灰中进行烧结，实现硅铝分离得到氧化铝，此法的提取率高，且方法简单、不需特殊设备，浙滤后的残渣可制成水泥，但烧结温度较高，能耗花费较大，另外产生的渣量也较大，增加了处理后续工作的负担；酸浸法利用酸与粉煤灰中活化的氧化铝经一系列反应提取氧化铝，此法的能耗低，投资少，产生的渣量较少，但提取率不高， 且酸有腐蚀性，长期运行会增加设备的维护费用。
[0006]现有的硫酸铵法通过硫酸铵和粉煤灰反应利用结晶的方法得到中间体硫酸铝铵，加入氨气或氨水使其转化为Al (OH)3，煅烧得到Al2O315本发明在原有的硫酸铵提取粉煤灰中氧化铝的工艺上进行了改进和完善，由于现有硫酸铵法提取氧化铝大体是在得到中间体硫酸铝铵后添加氨气使其变成氢氧化铝，进而得到氧化铝，氨气本身化学性质不稳定，极易挥发，易对人的身体健康造成伤害，给原料的运输和使用带来了诸多不便。因此本发明先采用过量氢氧化钠使铝离子转变为偏铝酸根离子，再通入过量CO2气体产生氢氧化铝，其好处在于降低了原料成本，提高了工艺过程的安全性，避免了对操作人员的损伤，同时本工艺氧化铝提取率也相对较高。
【发明内容】
[0007]为了克服现有硫酸铵法工艺的缺点和不足，本发明提出了一种基于硫酸铵法从粉煤灰中闻效提取氧化招的工艺，以实现降低反应能耗，提闻粉煤灰中招的提取率。
[0008]本发明主要包含有以下内容:
[0009]1.一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，其特征在于，主要包括以下步骤:
[0010]I)粉煤灰与硫酸铵混合煅烧后的产物在酸浸后，加入过量的氢氧化钠溶液，过滤溶液排除Fe3+离子和Ca2+离子的干扰；[0011]2)通入过量的CO2气体，使得Al3+离子转变成Al (OH)3沉淀，再经过煅烧得到
Al2O3U
[0012]2.一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，关于酸浸煅烧后的产物，其特征在于，利用浓硫酸水浴加热烧结形成的物质，使附着在粉煤灰表面的硫酸铝与浸出渣分离；另外通过使用过量的酸还可以保证滤出的酸可以再利用。
[0013]3.根据权利要求1所述的一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，其特征在于，本发明提供了一种浸取氧化铝的新方法，利用过量的氢氧化钠溶液使得Si4+离子和Al3+离子以溶液形式存在，使Fe3+离子和Ca2+离子形成沉淀过滤掉；过滤后的滤液再通入过量的CO2气体，使得Al3+离子转变成Al (OH) 3沉淀，而Si4+离子则继续留在溶液中，再经过过滤得到Al (OH) 3沉淀，煅烧得到Al2O315
[0014]有益效果
[0015]本发明对比已有工艺有以下创新点:
[0016]1.使用氢氧化钠溶液来去除Fe3+、Ca2+的干扰，代替了氨水分离的工艺过程。[0017]2.使用氢氧化钠和二氧化碳相结合的方法，简化了工艺。
[0018]本发明对比已有工艺有以下优点:
[0019]1.简化了工艺流程，使用易得且廉价的氢氧化钠溶液和二氧化碳气体降低了运行成本和难度，避免了使用氨水所带来的危险，增强了工艺的安全性和可靠性。
[0020]2.利用此工艺提取粉煤灰中的氧化铝有较高的提取率。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明提出的一种从粉煤灰中提取氧化铝的工艺，其过程为:
[0022]粉煤灰+(NH4)2SO4—煅烧一硫酸浸出一过滤一过量氢氧化钠浸出一过滤出Fe (OH)3和Ca (OH) 2 —过量的CO2 — Al (OH) 3沉淀完全一过滤出Al (OH) 3沉淀一煅烧一得到Al2O3
[0023]其实验原理为:
[0024]1.烧结过程的反应
[0025]Al203+3 (NH4) 2S04 — Al2 (SO4) 3+6NH3 ? +3Η20
[0026]2.溶出过程的反应:
[0027]Al2 (SO4) 3+8Na0H (过量)—2NaA102+3Na2S04+4H20
[0028]3.碳化过程的反应:
[0029]2NaA102+C02+3H20—2A1 (OH)3 丨 +Na2CO3
[0030]4.Al (OH) 3煅烧过程的反应:
[0031 ]2A1 (OH) 3 — A1203+3H20
[0032]具体实施过程
[0033]1.将定量的粉煤灰与一定比例的(NH4)2SO4固体混匀后煅烧；
[0034]2.将煅烧产物冷却至常温；
[0035]3.将煅烧产物破碎后加入硫酸溶液浸润，并将其置于50°C下恒温30min ；
[0036]4.过滤并水洗后，在滤液中加入过量氢氧化钠溶液，再过滤出滤液并鼓入CO2,直至Al(OH)JX淀完全；[0037]5.过滤出沉淀物，先加热至不再冒烟，再进行恒温煅烧，得到A1203。
[0038]利用此工艺从粉煤灰中提取氧化铝的提取率可达96.38%。实验表明此种硫酸铵法提取粉煤灰中氧化 铝的新工艺可大大降低反应的能耗，简化反应过程，增强工艺过程的安全性和可靠性，得到较高的Al2O3提取率。
【权利要求】
1.一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，其特征在于，主要包括以下步骤: 1)粉煤灰与硫酸铵混合煅烧后的产物在酸浸后，加入过量的氢氧化钠溶液，过滤溶液排除Fe3+离子和Ca2+离子的干扰； 2)通入过量的CO2气体，使得Al3+离子转变成Al(OH) 3沉淀，再经过煅烧得到Al2O315
2.一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，关于酸浸煅烧后的产物，其特征在于，利用浓硫酸水浴加热烧结形成的物质，使附着在粉煤灰表面的硫酸铝与浸出渣分离；另外通过使用过量的酸还可以保证滤出的酸可以再利用。
3.根据权利要求1所述的一种基于硫酸铵法从粉煤灰中高效提取氧化铝的工艺，其特征在于，本发明提供了一种浸取氧化铝的新方法，利用过量的氢氧化钠溶液使得Si4+离子和Al3+离子以溶液形式存在，使Fe3+离子和Ca2+离子形成沉淀过滤掉；过滤后的滤液再通入过量的CO2气体，使得Al3+离子转变成Al (OH) 3沉淀，而Si4+离子则继续留在溶液中，再经过过滤得到Al (OH) 3沉淀，煅烧得到Al2O315
【文档编号】C01F7/02GK103936043SQ201310051476
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】吕建燚, 姚尽丰 申请人:华北电力大学（保定）