专利名称：一种粉煤灰提取氧化铝的方法
技术领域：
本发明属于粉煤灰综合利用领域，特别涉及一种用粉煤灰做原料生产氧化铝的方法。
背景技术：
中国火力发电每年产生大量的粉煤灰，其中的一小部分用于建筑和水泥行业，剰余的粉煤灰需要用灰场堆积，占用大量的土地，并且污染环境。粉煤灰的组成上含Al20320% 50%，Si0220% 60%，其余还有少量Fe2O3, MgO, Na2O, K2O等化合物。与此同时，随着我国经济社会的不断发展，毎年进ロ大量的铝土矿以弥补国内铝土矿的不足。因此，研究从粉煤灰中提取氧化铝，对国家氧化铝行业的可持续发展和提高粉煤灰的综合利用价值都有重要意义。目前，从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要有四种，碱溶法、酸溶法、酸碱联合法和硫酸铵法。其中碱溶法不适合高含硅粉煤灰，另碱溶法、酸溶法和酸碱联合法都需要酸碱，一方面増加了后续处理的负担，另ー方面容易污染环境。硫酸铵法采用硫酸铵与粉煤灰焙烧活化粉煤灰中的氧化铝，然后溶出硫酸铝铵和硫酸铝，滴加碱溶液生成Al (OH) 3沉淀，最后焙烧Al (OH) 3得Al2O315现有硫酸铵法的缺点为焙烧时间长、硫酸铝铵重结晶能耗大、溶出过程需要加酸等。在专利[CN201110208699.7]公开了ー种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，但该方法采用硫酸铵与粉煤灰混合后直接焙烧エ艺，由于硫酸铵的固有热性质，在260°C至450°C之间会发生熔融现象，由此带来硫酸铵与粉煤灰混合物对反应器壁的粘附、粘结，从而在反应器内形成梯度较大的温度场，不在器壁上的混合物料升温困难，结果为氧化铝提取率降低或反应时间延长,影响生产效率。`在专利[CN201210060558.X]公开了ー种基于硫酸铵活化工艺从粉煤灰中提取氧化铝的方法，该方法采取粉煤灰和硫酸铵造粒后在流化床中两段焙烧エ艺，虽然该专利声称解决了物料熔融粘壁、结块和结圈等技术问题，但依流态化原理考虑，粉煤灰和硫酸铵混合物所造颗粒在流化焙烧过程中会一直放出h20、NH3> SO2和SO3等气体，颗粒的形态、密度发生改变，会导致流化质量变差，甚至出现颗粒碰撞而粘结在一起，无法流化的现象，在实际中会使生产过程无法正常进行。另外该法采用稀硫酸溶出熟料，对环境保护有一定影响。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供ー种由粉煤灰提取氧化铝的方法。本发明采用的技术方案如下:一种粉煤灰提取氧化铝的方法，包括以下步骤:步骤(I)将粉煤灰磨细活化、将硫酸铵磨细，以增加粉煤灰和硫酸铵的表面积；步骤(2)将磨细后的粉煤灰和硫酸铵，按摩尔比将粉煤灰中Al2O3:(NH4) 2S04=1:3 6进行固固混合至均一；
步骤(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸铵混合物中加入水，造粒；步骤(4)将步骤(3)中所述颗粒置于焙烧设备中焙烧，焙烧程序采用两段控温法，所述的两段控温法分别包括低温段焙烧和高温段焙烧，低温段焙烧的作用为使硫酸铵和粉煤灰混合物颗粒表面硬化，控制颗粒形状，低温段焙烧温度选择350°C 390°C;高温段焙烧的作用为增大化学反应速率，减少反应时间，高温段焙烧温度选择390°C 450°C ；步骤(5)将焙烧好的孰料放入水中溶解成溶液；步骤(6)过滤步骤(5)制成的溶液，分别收集滤渣和滤液；步骤(7)向步骤(6)中收集的滤液中加入氨水，得到Al (OH)3沉淀；步骤(8 )对Al (OH) 3煅烧得到Al2O3产品。
上述方法中，所述步骤(I)的粉煤灰和硫酸铵的磨细粒度为100目 200目。上述方法中，所述步骤(3)中加入的水为自来水或纯净水，加入水的质量占粉煤灰和硫酸铵混合物质量的5 15%。上述方法中，在步骤(5)中，溶解孰料时加入水的量为孰料质量的2 6倍，溶解温度为80 100°C，溶解时间为20min 90min。上述方法中，在步骤(7)中，加入氨水的量为铝离子摩尔数的3 6倍。在步骤(4)所述的焙烧设备为回转窑或回转圆筒，为化工回转窑。本发明的有益效果是:本发明中的造粒步骤，可以促进粉煤灰和硫酸铵之间的密切接触，增强传热、反应能力以提高熟料中氧化铝的收率，还可以部分解决物料在反应过程中产生的粘附性。在造成的颗粒中加入的部分水分在反应的低温段析出，颗粒内部和表面可形成细小孔道，有利于反应过程中生成物的析出以提高孰料中氧化铝的收率。两段控温法包括反应物颗粒在低温段维持一定时间，以使颗粒中的水分快速析出和硫酸铵部分发生反应，使粉煤灰中的二氧化硅粘合在一起，使物料颗粒保持一定形状；在高温段，硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝发生固固反应，高温有利于反应加快进行，缩短反应时间。本发明从原理上和实践上解决了硫酸铵法提取粉煤灰中氧化铝所遇到的物料粘附性、反应时间长、反应控制及工程放大问题。
图1为本发明的实施例的流程示意图。
具体实施例方式以下结合附图来详细说明本发明的实施例:本发明所述的方法包括以下步骤:步骤(I)分别将粉煤灰磨细活化和硫酸铵磨细以增加此表面积；步骤(2)将磨细后的粉煤灰和硫酸铵(按粉煤灰中Al2O3: (NH4)2S04=1:3 6(摩尔比))进行固固混合至均一；步骤(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸铵混合物中加入水，造粒；步骤(4)将步骤(3)中所述颗粒置于焙烧设备中焙烧；步骤(5)将焙烧好的孰料放入水中溶解成溶液；步骤(6)过滤步骤(5)制成的溶液，分别收集滤渣和滤液；步骤(7)向步骤(6)中的滤液加入氨水，可得Al (OH)3沉淀；
步骤(8 )对Al (OH) 3煅烧可得Al2O3产品。上述方法中，所述步骤(I)的粉煤灰和硫酸铵的磨细粒度为100目 200目。上述方法中，所述步骤(3)中加入的水为自来水或纯净水，加入的质量占粉煤灰和硫酸铵混合物质量的5 15%。上述方法中，在步骤(4)中，焙烧程序优选两段控温法，分别为低温段焙烧和高温段焙烧，低温段焙烧的作用为使硫酸铵和粉煤灰混合物颗粒表面硬化，控制颗粒形状，低温段焙烧温度350°C 390°C;高温段焙烧的作用为增大化学反应速率，减少反应时间，高温段焙烧温度390°C 450°C。上述方法中，在步骤(5)中，溶解孰料时加入水的量为孰料质量的2 6倍，溶解温度为80 100°C，溶解时间为20min 90min。上述方法中，在步骤(7)中，加入氨水的量为铝离子摩尔数的3 6倍。在步骤(4)所述的焙烧设备为回转窑或回转圆筒，为化工回转窑。下面结合几个具体的实施例进行详细描述:实施例1将含氧化铝21%、ニ氧化硅62%的粉煤灰磨细至100目，按硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的摩尔比4:1配料后混合均匀，在混合均匀的料中加入5%的自来水，然后造粒，颗粒粒径为5mm，颗粒进入回转窑中，360°C焙烧lh，410°C焙烧lh。烧成的孰料加入质量3倍于孰料的去离子水，在80°C下溶出1.5h，过滤，`滤液中加入氨水得氢氧化铝沉淀，洗涤过滤，氢氧化铝固体经焙烧的氧化铝产品，滤液经蒸发结晶得硫酸铵固体循环利用。实施例2将含氧化铝25%、ニ氧化硅60%的粉煤灰磨细至120目，按硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的摩尔比5:1配料后混合均匀，在混合均匀的料中加入10%的自来水，然后造粒，颗粒粒径为10mm，颗粒进入回转窑中，370°C焙烧lh，420°C焙烧lh。烧成的孰料加入质量4倍于孰料的去离子水，在85°C下溶出lh，过滤，滤液中加入氨水得氢氧化铝沉淀，洗涤过滤，氢氧化铝固体经焙烧的氧化铝产品，滤液经蒸发结晶得硫酸铵固体循环利用。实施例3将含氧化铝30%、ニ氧化硅45%的粉煤灰磨细至200目，按硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝的摩尔比6:1配料后混合均匀，在混合均匀的料中加入15%的自来水，然后造粒，颗粒粒径为15mm，颗粒进入回转窑中，370°C焙烧0.5h，410°C焙烧lh。烧成的孰料加入质量5倍于孰料的去离子水，在90°C下溶出0.5h，过滤，滤液中加入氨水得氢氧化铝沉淀，洗涤过滤，氢氧化铝固体经焙烧的氧化铝产品，滤液经蒸发结晶得硫酸铵固体循环利用。
权利要求
1.一种粉煤灰提取氧化铝方法，包括以下步骤: 步骤(I)将粉煤灰磨细活化、将硫酸铵磨细，以增加粉煤灰和硫酸铵的表面积； 步骤(2)将磨细后的粉煤灰和硫酸铵，按摩尔比将粉煤灰中Al2O3: (NH4)2SO4=1:3 6进行固固混合至均一； 步骤(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸铵混合物中加入水，造粒； 步骤(4)将步骤(3)中所述颗粒置于焙烧设备中焙烧，焙烧程序采用两段控温法，所述的两段控温法分别包括低温段焙烧和高温段焙烧，低温段焙烧的作用为使硫酸铵和粉煤灰混合物颗粒表面硬化，控制颗粒形状，低温段焙烧温度选择350°C 390°C;高温段焙烧的作用为增大化学反应速率，减少反应时间，高温段焙烧温度选择390°C 450°C ； 步骤(5)将焙烧好的孰料放入水中溶解成溶液； 步骤(6)过滤步骤(5)制成的溶液，分别收集滤渣和滤液； 步骤(7)向步骤(6)中收集的滤液中加入氨水，得到Al (OH)3沉淀； 步骤(8 )对Al (OH) 3煅烧得到Al2O3产品。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述步骤(I)的粉煤灰和硫酸铵的磨细粒度为100目 200目。
3.根据权利要 求1的方法，其特征在于，所述步骤(3)中加入的水为自来水或纯净水，加入水的质量占粉煤灰和硫酸铵混合物质量的5 15%。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述步骤(5)中溶解孰料时加入水的量为孰料质量的2 6倍，溶解温度为80 100°C，溶解时间为20min 90min。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(7)中，加入氨水的量为铝离子摩尔数的3 6倍。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(4)所述的焙烧设备为回转窑或回转圆筒。
全文摘要
本发明具体公开了一种粉煤灰提取氧化铝方法，包括以下步骤步骤(1)分别将粉煤灰磨细活化和硫酸铵磨细以增加此表面积；步骤(2)将磨细后的粉煤灰和硫酸铵(按粉煤灰中Al2O3(NH4)2SO4=1:3～6(摩尔比))进行固固混合至均一；步骤(3)向混合均一的原料中，即在粉煤灰和硫酸铵混合物中加入一定比例的水，造粒；步骤(4)将步骤(3)中所述颗粒置于焙烧设备中焙烧，焙烧程序采用两段控温法；步骤(5)将焙烧好的孰料放入水中溶解成溶液；步骤(6)过滤步骤(5)制成的溶液，分别收集滤渣和滤液；步骤(7)向步骤(6)中的滤液加入氨水，可得Al(OH)3沉淀；步骤(8)对Al(OH)3煅烧可得Al2O3产品。
文档编号C01F7/34GK103086412SQ20131006292
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者吴景龙, 蔡连国, 薛惠民, 李选友, 王瑾, 赵改菊, 王自宽, 王成运, 王少勋, 尹凤交, 李伟 申请人:山东科院天力节能工程有限公司