专利名称:用浓盐酸高温高压处理锅炉灰渣浸取其中三氧化二铝的综合利用方法
在化工和环境保护综合利用的技术领域：
里，以往人们普遍认为经过1000℃以上温度燃烧而生成的锅炉灰渣，不宜用盐酸浸取其中三氧化二铝来生产各种工业产品。本发明认为经过1000℃以上温度燃烧而生成的锅炉灰渣、粉煤灰等，可用浓盐酸在高温高压条件下浸取灰中三氧化二铝制造结晶氯化铝、聚合碱式氯化铝和三氧化二铝、人造宝石等产品。
一、对本发明的理解在《AnaL Chim》Acta47(1969)(英文版)P519～522的“Pressure decomposition of corundum”中讲到“WICHERS等推荐用浓盐酸在密封瓶中于260℃的温度下高压分解烧结过的刚玉需15小时，而在另外一些情况下这些人又发现于300℃温度下需25小时，……。NOVAK叙述了在230℃以5～7N的盐酸用24小时加压分解刚玉单晶的成功事例。”“这些年来实现的各种加压分解的成果概括在表1中，”表中有“用15毫升浓盐酸在240℃有搅拌的条件下加压分解0.5克刚玉(α型三氧化二铝)，经3.5小时分解率达到96.9%”。
本发明的创造性在于它首次把上述原理用于处理经过1000℃以上温度燃烧而生成的沸腾炉灰和电厂粉煤灰及其他锅炉灰渣来生产结晶氯化铝、聚合碱式氯化铝和三氧化二铝等产品。
二、对现有技术的检索审查
日本特许公告昭49-21239(1974年)、昭50-839(1975年)、昭51-37079(1976年)、昭53-18996(1978年)、昭53-18997(1978年)、昭53-18998(1978年)等文献中介绍了“将结晶氢氧化铝和盐酸在反应釜密闭加热反应至内压1.2～10kg/cm2，反应1～4小时而制取碱式氯化铝成品溶液”和“利用连续高压管道做反应容器，用结晶氢氧化铝为原料在120℃～220℃，8kg/cm2的条件下反应10～120分钟制取碱式氯化铝”的方法。
美国《Science News》V01·121·NO·16·APriL17·1982·中报道过一种《提取飘尘中的铝》的新方法美国田纳西州橡树岭国家实验室的研究人员发展成功一种萃取工艺，可以经济地收回到每吨飘尘所含的300磅氧化铝的半数。……这方法是把飘尘装入衬塑的钢罐以便与盐酸混成一种液体，并从中分离出氧化铝晶体。……橡树岭资源回收部负责人RonLd·M·Canon说“他的小组已向该研究院提出了一项建议，即对这一工艺进行持续2～3年的更大规模的详细研究。”Chem·Eng·VOl·90·NO·21(1983)报道过1983年8月在丹佛召开的美国化学工程师协会夏季会议上，介绍了一种回收氧化铝的方法用碳酰氯来氯化粉煤灰，把其中的氧化铝转化成氯化铝，然后与氯化铁分离后，结晶、过滤、锻炼制得氧化铝，其回收率可达80%。该项工作是由美国依阿华卅卅立大学等单位进行的。
上述外国专利和文献介绍的方法与本发明不同。日本专利虽然采用加压浸出工艺，但不是处理锅炉灰渣，尤其不是处理粉煤灰，而是以结晶氢氧化铝为原料。美国人的方法虽然是处理粉煤灰或烟囱灰，但不是用高温高压浸出而是用萃取法，或者不是用盐酸做浸出剂而是用碳酰氯氯化法。
以往国内使用的方法如南票矿务局化工厂等单位是采用常压浸出工艺，对经过1000℃以上燃烧而生成的锅炉灰、特别是粉煤灰无能为力，而且这些方法对灰中三氧化二铝的浸出率都很低，在生产中最高仅达45%。未发现国内有用盐酸高温高压处理锅炉灰渣的方法。本发明的方法是直接用浓盐酸做浸出剂在高温高压条件下浸出锅炉灰、粉煤灰中的三氧化二铝。综上所述，可以认为本发明保有其新颖性。
三、本发明的目的随着我国四化建设的发展，在一些大型煤炭基地附近将建立大、中型坑口电厂。与此同时，燃用煤矸石、石煤等低热值燃料的沸腾炉作为一项重要节能措施也在普遍推广。由此产生的大量沸腾炉灰和电厂粉煤灰严重污染环境。本发明将为综合利用这些灰渣，减少污染保护环境开辟一条新途径。本发明改革现有的常压浸出工艺为高温高压浸出，打破原工艺的局限性，普遍适用于处理各种燃烧温度下生成的锅炉灰，特别是粉煤灰。同时它使灰中三氧化二铝的浸出率达到80%左右，从而使成本下降，产量、产值和利润翻番。以本发明的方法为主体工艺的全面综合利用方案，会使灰渣在整个工艺过程中被“柞尽吃光”、彻底“消灭”。
四、本发明的内容首先对使用煤、煤矸石、石煤等燃料的锅炉所产生的灰渣进行予处理从其中分选除去磁铁矿和未燃尽的炭。然后将炉灰送入采用特定防腐材料制成的耐酸高压容器与浓盐酸进行固液混合。在220～300℃、13～25kg/cm2条件下用浓盐酸浸取其中三氧化二铝，再经固液分离、粗液脱硅、过滤、滤液除铁、浓缩结晶、再过滤等工序，得到结晶氯化铝。进而可以生产聚合碱式氯化铝或三氧化二铝、人造宝石等产品。并可从此过程中产生的废液、废渣里制取其它多种产品。废液、废汽里的盐酸可回收。
图面说明此图是以本发明方法为关键的基本工艺流程示意框图。图中代号注释如下①煤，②煤矸石、石煤等低热值燃料;
各种锅炉燃烧;④粉煤灰;⑤沸腾炉灰和其它锅炉灰;
球磨机;
筛分;
研磨机;
磁选机;
粗铁砂;
磁选机;(12)铁精砂产品;(13)尾渣;
分选炭工艺过程;(15)未燃尽的煤粉;(16)浓盐酸;
采用特定防腐材料制成的耐酸高压容器。
固液分离(19)粗液(20)残渣
脱硅
过滤
滤液除铁
浓缩结晶
过滤(26)结晶氯化铝产品
制三氧化二铝工艺(28)三氧化二铝产品
制人造宝石工艺(30)人造宝石产品(31)去制聚合碱式氯化铝工艺(32)去电解制铝工艺(33)硅胶
制二氧化硅产品工艺(35)二氧化硅类产品(36)废液(37)去提取所含稀有、稀散元素工艺
水洗(39)去制建材产品工艺。
五、本发明的优点和积极效果1.不受锅炉燃烧温度的限制，不仅能处理在1000℃以下温度燃烧而生成的锅炉灰渣，而且能处理在1000℃以上燃烧而生成的锅炉灰渣，特别是粉煤灰。打破了现有生产方法的局限性，使锅炉可以充分发挥效率。所以本发明在环境保护综合利用方面具有重大意义。
2.采用高温高压工艺，把灰中三氧化二铝的浸出率从40%左右提高到80%左右，从而使成本下降，产值、利润翻番。因此本发明在工业生产中具有重大价值。
六、实现本发明的最好方式在盐酸供应充足，水源充足的地区，就近在锅炉或电厂附近建立应用本发明处理灰渣的车间或工厂。利用锅炉产生的剩余过热蒸汽获得本发明中所需要的高温高压条件。这样可以节约能源，减少运输量，就地消化锅炉灰渣。在此基础上以“滚雪球”的方式逐步建立其它附属工艺生产线，做到对灰渣的全面综合利用。
权利要求
1.在化工和环境保护综合利用领域里，用盐酸处理由煤、煤矸石、石煤等燃料燃烧后生成的锅炉灰渣来浸出其中三氧化二铝制造结晶氯化铝、聚合碱式氯化铝等产品的现有技术，都是以常压或加较低的压力(一般不大于5kg/cm2)进行浸出，只能处理经1000℃以下温度燃烧而生成的锅炉灰。这些方法在处理经1000℃以上温度燃烧而生成的锅炉灰时，灰中的三氧化二铝的浸出率都很低。本发明采用浓盐酸高温高压浸出三氧化二铝，不但能浸出经1000℃以下温度燃烧而生成的锅炉灰中的三氧化二铝，而且特别适用于浸出经1000℃以上温度燃烧而生成的锅炉灰、粉煤灰中的三氧化二铝，其浸出率达80%以上。本发明的技术特征是a.使用浓度在20～36%左右的浓盐酸，b.在220～300℃的温度下，c.在13～25kg/cm2的压力下，d.使用能适应a、b、c中所述工作状态的特定防腐材料制成的高压容器里进行固液混合，来处理由煤、煤矸石、石煤等燃料燃烧后生成的锅炉灰渣、粉煤灰及其他物料，以浸出其中的三氧化二铝和其它成份。
2.根据权利要求
1所述的浸出方法，从浸出后的溶液和残渣中制取结晶氯化铝、聚合碱式氯化铝和三氧化二铝、人造宝石等铝系产品及其它非铝系产品。
专利摘要
在化工和环境保护综合利用的技术领域：
里，以往人们普遍认为经过1000℃以上温度燃烧而生成的锅炉灰渣、特别是粉煤灰，不宜用盐酸浸取其中Al
文档编号C07F7/02GK85102698SQ85102698
公开日1986年9月17日 申请日期1985年4月1日
发明者何平, 樊宗祥, 张振岳, 屈正修 申请人:煤炭工业部西安煤矿设计研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan