一种利用气固法制备氢氧化铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用气固法制备氢氧化铝的方法。以粉煤灰与硫酸铵混合后焙烧产物硫酸铝铵与氨气为原料，控制气相温度＜45℃，硫酸铝铵固体在流态化条件下进行气固相非催化反应，反应进行10s～5min后停止，得到固态产物为氢氧化铝和硫酸铵混合物，该混合物经洗涤过滤得到氢氧化铝，洗涤液中的硫酸铵经蒸发结晶返回焙烧工序。所得氢氧化铝经碱溶除杂、碳分或种分及煅烧处理制得冶金级氧化铝。本发明利用气固相非催化反应过程制备氢氧化铝与其它方法相比，具有生产工艺简单，反应速度快、转化率高，产物易过滤，效率显著提高，易于实现规模化生产的优点。
【专利说明】一种利用气固法制备氢氧化铝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制备氢氧化铝的方法，尤其涉及一种利用气固法制备氢氧化铝的 方法。
【背景技术】
[0002] 氢氧化铝生产中最主要的矿石资源是铝土矿，我国铝土矿资源并不丰富。按着目 前氢氧化铝产量的增长速度和铝土矿的开采和利用中的浪费，即使考虑到远景储量，我国 铝土矿的保证年限也很短。所以，急需一种替代铝土矿的资源，以保证我国铝工业的可持续 发展。
[0003] 相关专利CN102120593B公开的是一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，将粉煤灰 与硫酸铵混合后进行焙烧，将烧结后生成的固体物进行溶出，得到含有硫酸铝铵的溶液；将 含有硫酸铝铵的溶液进行结晶得到固体的硫酸铝铵；将固体的硫酸铝铵溶解后配制成溶液 与氨气或者氨水于温度为20°C?50°C下进行反应0. 5小时?6小时生成氢氧化铝和硫酸 铵；将氢氧化铝进行焙烧后得到氧化铝。本专利氢氧化铝是通过液液两相反应制得，通过铝 盐的水解性研究发现，弱碱强酸的铝盐在水溶液中容易发生水解，生成氢氧化铝溶胶。即硫 酸铝铵的溶液与氨气或者氨水反应生成产物形态难控制，往往以胶态形式存在，难过滤洗 涤，从而对生产设备及生产工艺提出了挑战。
[0004] 在相关专利CN102120596B公开的是一种利用沉淀法制备氢氧化铝的方法，虽然 制得的氢氧化铝的粒径容易控制，但存在硫酸铝铵溶液需缓慢的PH值调控、碱性滴定液中 需添加表面活性剂、陈化时间长，反应速度慢等不足，抑制工业化大量生产。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种反应速度快、产物易 过滤的高效制备氢氧化铝方法。包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :将粉煤灰与硫酸铵混合均匀后造粒低温烘干，在390?470°C条件下焙烧 1?3h，其中粉煤灰和硫酸铵的配比以粉煤灰中所含氧化铝与硫酸铵摩尔比来为表示，所 述的粉煤灰中所含氧化铝与硫酸铵的摩尔比为A1 203 : (NH4)2S04=1 : 3. 5?1 : 7,焙烧 产生的氨气经净化后在气固反应器中进行气固反应，焙烧熟料经压力溶出后过滤，得到含 有硫fe错按的滤液；
[0007] 步骤2 :缓慢搅拌硫酸铝铵滤液，制备粒度较细的硫酸铝铵结晶；
[0008] 步骤3 :用低于90°C的热风干燥硫酸铝铵结晶，除去表面附着水及部分结晶水，干 燥后产物投入气固反应器内；
[0009] 步骤4 :向气固反应器内通入体积比为90%?0%的惰性气体与体积比为10%? 100%的氨气，控制气相反应温度小于45°C，调节气体流速使固态硫酸铝铵在流态化条件下 与氨气进行气固反应，l〇s?5min后停止反应；
[0010] 步骤5 :反应结束后进行洗涤过滤得到粗氢氧化铝；
[0011] 步骤6 :粗氢氧化铝经除杂、碳分或种分及煅烧处理制得冶金级氧化铝。
[0012] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0013] 进一步，所述步骤1中焙烧熟料通过高压釜进行压力溶出，压力范围为0. 1? IMpa，溶出时间为0. 2?lh ;其中溶出滤液硫酸铝铵浓度为0. 2?1. 5mol/L。
[0014] 进一步，所述步骤2中所得的硫酸铝铵溶液在搅拌速度为5?80r/min，温度为 0?35°C条件下制备出硫酸铝铵粒度为10?200目。
[0015] 进一步，所述步骤3中，预干燥时间为1?20min。
[0016] 进一步，所述步骤4中惰性气体为氮气。
[0017] 进一步，将步骤5所得气固反应产物过滤洗漆，过滤用时0. 5?5min，滤饼为氢氧 化铝，滤液为硫酸铵溶液，该溶液经浓缩结晶后返回焙烧工序。
[0018] 本发明利用气固氨解法制备氢氧化铝的工艺流程简单，反应速度快、转化率高，产 物易过滤，所得的氢氧化铝经后续除杂、煅烧处理可达到冶金级砂状氧化铝的要求。
[0019] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：（1)实现氨气与硫酸铝铵气固两相的 瞬时反应，反应效率显著提高。（2)反应条件易控制，反应所得产品易过滤，易实现工业化量 产。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明利用气固氨解法制备氢氧化铝的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021] 本发明结合以下具体实例作进一步说明，但本
【发明内容】
不仅限于这些实施例。
[0022] 实施例1
[0023] 粉煤灰与硫酸铵混合均匀造粒，120°C烘干，450°C焙烧1. 5h，其中粉煤灰与硫酸铵 的配比以粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵摩尔比来为表示，所述粉煤灰中所含氧化铝和硫酸 铵的摩尔比为A1 203 : (NH4)2S04=1 : 5. 3,取上述条件下所得熟料300g于高压釜中加水 溶出，溶出压力为〇· 15Mpa，溶出时间为30min，溶出滤液经过滤去渣后于室温（25°C )条件 下10r/min不断搅拌，制得粒径均值为40目硫酸铝铵结晶体，用90°C热风干燥8min，取50g 该晶体置于气固反应器中，通入流量为66L/min的氮气,40L/min的氨气，并通过气体加热 器控制气相温度为20°C，硫酸铝铵晶体在流态化条件下反应，20s后停止气体的通入，洗涤 反应物料，过滤用时30s，反应转化率为99. 87%，制得氢氧化铝经除杂、碳分、煅烧后制得 冶金级氧化铝。
[0024] 实施例2
[0025] 粉煤灰与硫酸铵混合均匀造粒，120°C烘干，410°C焙烧2h，其中粉煤灰与硫酸铵的 配比以粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵摩尔比来为表示，所述粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵 的摩尔比为A1 203 : (NH4)2S04=1 : 3. 5,取上述条件下焙烧熟料300g于高压釜中加水溶 出，溶出压力为〇. 5Mpa，溶出时间为40min，溶出滤液经过滤去渣后于15°C条件下，50r/min 不断搅拌，制得粒径均值为60目硫酸铝铵结晶体，用40°C热风干燥20min，取50g该晶体置 于气固反应器中，通入流量为5L/min的氮气，30L/min的氨气，并通过气体加热器控制气相 温度为35°C，硫酸铝铵晶体在流态化条件下反应，50s后停止通气，洗涤反应物料，过滤用 时30s，反应转化率为99. 76%，制得氢氧化铝经除杂、碳分、煅烧后制得冶金级氧化铝。
[0026] 实施例3
[0027] 粉煤灰与硫酸铵混合均匀造粒，120°C烘干，440°C焙烧2. 5h，其中粉煤灰与硫酸铵 的配比以粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵摩尔比来为表示，所述粉煤灰中所含氧化铝和硫酸 铵的摩尔比为A1 203 : (NH4)2S04 = 1 : 3. 5取上述条件下粉煤灰与硫酸铵焙烧熟料300g 于高压釜中加水溶出，溶出压力为IMpa，溶出时间为lh，溶出滤液经过滤去渣后于35°C下 80r/min不断搅拌，制得粒径均值为80目硫酸铝铵结晶体，用65°C热风干燥lOmin，取50g 该晶体置于气固反应器中，通入流量为20L/min氮气，10L/min的氨气，并通过气体加热器 控制气相温度为40°C，硫酸铝铵晶体在流态化条件下反应，反应5min后停止通气，洗涤反 应物料，过滤用时25s，反应转化率为99. 83%，制得氢氧化铝粗品经除杂、碳分、煅烧后制 得冶金级氧化铝。
【权利要求】
1. 一种利用气固法制备氢氧化铝的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1 :将粉煤灰与硫酸铵混合均匀，造粒低温烘干，在390?470°C条件下焙烧1? 3h，焙烧生成固态熟料和氨气，该固态熟料经压力0. 1?IMpa溶出后过滤，得到含有硫酸铝 铵的滤液，其中粉煤灰与硫酸铵的配比以粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵摩尔比来为表示， 所述的粉煤灰中所含氧化铝和硫酸铵的摩尔比为A1 203 : (NH4)2S04=1 : 3. 5?1 : 7; 步骤2 :硫酸铝铵滤液在不断搅拌条件下制备粒度较细的硫酸铝铵结晶； 步骤3 :用低于90°C的热风对硫酸铝铵结晶进行预干燥，除去表面附着水及部分结晶 水后投入气固反应器内； 步骤4:向气固反应器内通入体积比为90%?0%的惰性气体与体积比为10%? 100%的氨气，控制气相反应温度小于45°C，调节气体流速使硫酸铝铵在流态化条件下进行 气固反应，气固反应l〇s?5min后停止； 步骤5 :反应结束后进行洗涤过滤得到氢氧化铝粗品； 步骤6 :粗品氢氧化铝经除杂、碳分或种分及煅烧处理制得冶金级氧化铝。
2. 根据权利要求1所述的一种利用气固法制备氢氧化铝的方法，其特征在于，所述步 骤1中溶出时间为0. 2?lh ;溶出滤液中硫酸铝铵浓度为0. 2?1. 5mol/L。
3. 根据权利要求1所述的一种利用气固法制备氢氧化铝的方法，其特征在于，所述步 骤2中搅拌速度为5?80r/min ;制备硫酸铝铵粒度为10?200目。
4. 根据权利要求1所述的一种利用气固法制备氢氧化铝的方法，其特征在于，所述步 骤3中硫酸铝铵结晶进行预干燥1?20min ;所述步骤4中惰性气体为氮气。
5. 根据权利要求1所述的一种利用气固法制备氢氧化铝的方法，其特征在于，所述步 骤5中过滤用时间0. 5?5min。
【文档编号】C01F7/02GK104140120SQ201310187136
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月8日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】吴景龙, 薛惠民, 王瑾, 王少勋, 陈金燕, 刘晓明 申请人:北方联合电力有限责任公司