一种提取氧化铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种提取氧化铝的方法。所述方法包括以下步骤:将硫酸铵加热分解生成硫酸氢铵及氨气,将硫酸氢铵配制成溶液，氨气收集制备氨水；粉煤灰原料磨细后与硫酸氢铵溶液按照一定比例混合，在搅拌条件下加热升温，反应生成硫酸铝铵；硫酸铝铵经过重结晶提纯后，配制成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝；氢氧化铝烘干后进行焙烧生成氧化铝。本发明不仅可以从粉煤灰中提取氧化铝，还能从煤矸石、炉渣、铝土矿、赤泥、尾矿、高岭土、莫来石等含铝原料中提取氧化铝；而且本发明的方法工艺流程较短，设备简单，易于实现大规模工业化生产。
【专利说明】一种提取氧化铝的方法
【技术领域】[0001]本发明涉及一种提取氧化铝的方法，尤其涉及一种利用硫酸铵从粉煤灰、煤矸石、铝土矿等含铝原料中提取氧化铝的方法。
【背景技术】
[0002]我国的火电厂每年产生数亿吨的粉煤灰，煤炭开采过程中还产生大量的煤矸石废料，铝土矿开采过程中也有大量低品位铝土矿及尾矿产生，氧化铝厂生产过程中产生大量赤泥，这些固体废物不仅占用大量土地堆存，还造成了严重的空气污染、水污染。
[0003]这些固体废物的主要利用形式是用于生产建材，也有用粉煤灰、煤矸石等生产氧化铝，一般分为碱法和酸法两大类。
[0004]碱法包括石灰石烧结法和碱石灰烧结法，其主要缺点是工艺流程长、物料量大、设备投资高，而且在提取氧化铝的过程中会产生比原料量更多的赤泥。
[0005]酸法主要有硫酸法、盐酸法。其主要缺点是物料腐蚀性强，对设备要求苛刻，而且除铁工艺复杂，成本高。
[0006]还有采用硫酸铵烧结法提取氧化铝的工艺，其主要缺点是烧结过程能耗较高，而且烧结过程的温度较难控制稳定。
【发明内容】
[0007]针对目前利用粉煤灰等含铝固体废物生产氧化铝工艺的不足，本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0008]一种提取氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤:
[0009]步骤1:将硫酸铵加热分解生成硫酸氢铵及氨气，将硫酸氢铵配制成溶液，氨气收集制备氨水；
[0010]步骤2:将粉煤灰原料磨细，与硫酸氢铵溶液按照一定比例配料混合，在搅拌条件下加热升温进行反应；
[0011]步骤3:反应后的物料降温至100°C以下进行过滤，得到含硫酸铝铵的溶液及硅渣；含硫酸铝铵的溶液降温结晶析出硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体经过提纯后，配制成硫酸铝铵溶液；
[0012]步骤4:硫酸铝铵溶液与氨水反应生成氢氧化铝；
[0013]步骤5:氢氧化铝烘干、焙烧，生成氧化铝。
[0014]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015]进一步，所述步骤I硫酸铵的分解温度为250°C _500°C，硫酸氢铵溶液的质量百分浓度为10%-98%。
[0016]进一步，所述步骤2粉煤灰中所含氧化铝与硫酸氢铵的摩尔比为1:3-1:20，粉煤灰与硫酸氢铵的反应温度为50°C _400°C，反应时间为lmin-300min。
[0017]进一步,所述步骤3的娃洛可用于生产白炭黑、水玻璃等含娃材料。[0018]进一步，粉煤灰原料也可以用煤矸石、炉渣、铝土矿、赤泥、尾矿、高岭土、莫来石等含铝原料代替。
[0019]本发明提取氧化铝的方法，主要基于以下化学原理:
[0020]I: (NH4) 2S04=NH4HS04+NH3
[0021 ] 2:6NH4HS04+A1203=2NH4A1 (SO4) 2+2 (NH4) 2S04+3H20
[0022]3 =NH4Al (SO4) 2+3NH3.H2O=Al (OH) 3+2 (NH4) 2S04
[0023]4:2A1 (OH)3=A1203+3H20
[0024]本发明的有益效果是:本发明从粉煤灰、煤矸石、低品位铝土矿、赤泥等含铝固体废物中提取氧化铝的方法，第一步是用硫酸铵生产硫酸氢铵及氨气，氨气纯度高，便于制成氨水用于与硫酸铝铵反应生成氢氧化铝；而且硫酸铵分解温度较低且易于控制分解温度，能有效减少硫酸铵分解生成二氧化硫的副反应发生。第二步用磨细的粉煤灰与硫酸氢铵溶液反应，由于是液固反应，其传质传热效果好，物料混合均匀，反应速率快，容易控制反应条件。生成硫酸铝铵及氢氧化铝的反应产物之一为硫酸铵，可以经过蒸发结晶循环使用，因此本发明的方法消耗的硫酸铵量很少，原料成本低。生成废渣为硅渣，可以用于生产白炭黑、水玻璃、建材等，便于原料的综合利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明提取氧化铝的方法流程示意图。 【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0027]图1为本发明提取氧化铝的方法流程示意图。如图1所示，所述提取氧化铝的方法，过程如下:硫酸铵加热分解生成硫酸氢铵及氨气，将硫酸氢铵配制成溶液，氨气收集制备氨水；粉煤灰磨细后，与硫酸氢铵溶液按照一定比例配料混合，在搅拌条件下加热升温进行反应；反应后降温至100°C以下再进行过滤，得到含硫酸铝铵的溶液及硅渣；含硫酸铝铵的溶液降温结晶析出硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体经过提纯后，配制成硫酸铝铵溶液；硫酸招铵溶液与氨水反应生成氢氧化招；氢氧化招烘干后焙烧，生成氧化招。
[0028]下面以五个实施例对本发明提取氧化铝的方法作进一步详细的描述。
[0029]实施例1
[0030]将硫酸铵加热至250°C，分解2h生成硫酸氢铵，硫酸氢铵配成质量百分浓度为70%的溶液；同时用水回收生成的氨气，制备成氨水。将含有氧化铝45%，二氧化硅43%的粉煤灰磨细到325目，按粉煤灰中氧化铝/硫酸氢铵的摩尔比为1:20配料混合。在搅拌条件下，将粉煤灰和硫酸氢铵溶液的混合料升温至180°C，反应300min，混合物料降温至95°C过滤，得到含硫酸铝铵的溶液和硅渣，粉煤灰中氧化铝转变为硫酸铝铵的反应率为88%。硫酸铝铵溶液降温析出晶体，经过提纯后配成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝。氢氧化铝洗涤后烘干，焙烧生产氧化铝，氧化铝中杂质含量为=Fe2O3:0.02%, SiO20.01%。
[0031]实施例2
[0032]将硫酸铵加热至500°C，分解15min生成硫酸氢铵，硫酸氢铵配成质量百分浓度为10%的溶液；同时用水回收生成的氨气，制备成氨水。将含有氧化铝42%，二氧化硅51%的粉煤灰磨细到400目，按粉煤灰中氧化铝/硫酸氢铵的摩尔比为1:3配料混合。在搅拌条件下，将粉煤灰和硫酸氢铵溶液的混合料升温至400°C，反应lOmin，混合物料降温至100°C过滤，得到含硫酸铝铵的溶液和硅渣，粉煤灰中氧化铝转变为硫酸铝铵的反应率为61%。硫酸铝铵溶液降温析出晶体，经过提纯后配成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝。氢氧化铝洗涤后烘干，焙烧生产氧化铝，氧化铝中杂质含量为=Fe2O3:0.01%, SiO20.01%。
[0033]实施例3
[0034]将硫酸铵加热至265°C，分解1.5h生成硫酸氢铵，硫酸氢铵配成质量百分浓度为98%的溶液；同时用水回收生成的氨气，制备成氨水。将含有氧化铝43%，二氧化硅46%的煤矸石磨细到400目，按粉煤灰中氧化铝/硫酸氢铵的摩尔比为1:7配料混合。在搅拌条件下，将粉煤灰和硫酸氢铵溶液的混合料升温至50°C，反应45min，混合物料降温至92°C过滤，得到含硫酸铝铵的溶液和硅渣，粉煤灰中氧化铝转变为硫酸铝铵的反应率为83%。硫酸铝铵溶液降温析出晶体，经过提纯后配成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝。氢氧化铝洗涤后烘干，焙烧生产氧化铝，氧化铝中杂质含量为=Fe2O3:0.01%, SiO20.01%。
[0035]实施例4
[0036]将硫酸铵加热至340°C，分解30min生成硫酸氢铵，硫酸氢铵配成质量百分浓度为85%的溶液；同时用水回收生成的氨气，制备成氨水。将含有氧化铝46%，二氧化硅38%的低品位铝土矿磨细到400目，按粉煤灰中氧化铝/硫酸氢铵的摩尔比为1:6配料混合。在搅拌条件下，将粉煤灰和硫酸氢铵溶液的混合料升温至120°C，反应45min，混合物料降温至98°C过滤，得到含硫酸铝铵的溶液和硅渣，粉煤灰中氧化铝转变为硫酸铝铵的反应率为95%。硫酸铝铵溶液降温析出晶体，经过提纯后配成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝。氢氧化铝洗涤后烘干，焙烧生产氧化铝，氧化铝中杂质含量为=Fe2O3:0.01%, SiO20.01%。
[0037]实施例5
[0038]将硫酸铵加热至 400°C，分解15min生成硫酸氢铵，硫酸氢铵配成质量百分浓度为60%的溶液；同时用水回收生成的氨气，制备成氨水。将含有氧化铝34%，二氧化硅28%的赤泥磨细到400目，按粉煤灰中氧化铝/硫酸氢铵的摩尔比为1:6配料混合。在搅拌条件下，将粉煤灰和硫酸氢铵溶液的混合料升温至100°C，反应60min，混合物料降温至90°C过滤，得到含硫酸铝铵的溶液和硅渣，粉煤灰中氧化铝转变为硫酸铝铵的反应率为98%。硫酸铝铵溶液降温析出晶体，经过提纯后配成硫酸铝铵溶液，与氨水反应生成氢氧化铝。氢氧化铝洗涤后烘干，焙烧生产氧化铝，氧化 铝中杂质含量为=Fe2O3:0.01%, SiO20.01%。
[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种提取氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤: 步骤1:将硫酸铵加热分解生成硫酸氢铵及氨气，将硫酸氢铵配制成溶液，氨气收集制备氨水； 步骤2:将粉煤灰原料磨细，与硫酸氢铵溶液按照一定比例配料混合，在搅拌条件下加热升温进行反应； 步骤3:反应后的物料降温至100°C以下进行过滤，得到含硫酸铝铵的溶液及硅渣；含硫酸铝铵的溶液降温结晶析出硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体经过提纯后，配制成硫酸铝铵溶液； 步骤4:硫酸铝铵溶液与氨水反应生成氢氧化铝； 步骤5:氢氧化铝烘干、焙烧，生成氧化铝。
2.根据权利要求1所述的提取氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤I硫酸铵的分解温度为250°C _500°C，硫酸氢铵溶液的质量百分浓度为10%-98%。
3.根据权利要求1所述的提取氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤2粉煤灰中所含氧化铝与硫酸氢铵的摩尔比为1:3-1:20，粉煤灰与硫酸氢铵的反应温度为50°C _400°C，反应时间为 10min-300min。
4.根据权利要求1所述的提取氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤3的硅渣可用于生产白炭黑、水玻璃等含硅材料。
5.根据权利要求1所述的提取氧化铝的方法，其特征在于，粉煤灰原料也可以用煤矸石、炉渣、铝土矿、赤泥、尾矿、高`岭土、莫来石等含铝原料代替。
【文档编号】C01F7/30GK103693666SQ201310722556
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】冯亮 申请人:北京佳逸创景科技有限公司