[发明专利]煤矸石生产氧化铝联产自备发电及氮磷复合肥的工艺

说明书

本发明涉及一种利用煤矸石含铝硅酸盐矿物生产氧化铝的工艺。 

法国彼施涅铝业公司发明处理粘土或煤页岩的酸法生产氧化铝的工艺，目前被认为是一种最有前途的酸法工艺，同时美国也发表了对此法作出改进的某些专利。 

但是，H法工艺利用硫酸浓度为750-850克/升的溶液处理矿物不只操作困难，硅渣不宜分离，而且不易除铁。 

本发明的目的在于硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵的混合溶液，以较低浓度浸出矿物，利用铵明矾极易除杂质的特点除去铁、镁、钾、钠等杂质。 

本发明的另一个目的在于以硫酸分解氧化铵产生的氯化氢气体及硫酸氢铵来补充工艺中硫酸氨、氯化氢的损耗。 

酸析法氧化铝基于以下化学原理： 

AI₂O₃·2SiO₂+2H₂SO₄+(H H₄)₂SO₄+2H H₄ HSO₄＝AI₂(SO ₄)₃·(H H₄)₂SO₄+(H H₄)₂SO₄+3H₂O+2SiO₂↓ 

AI₂(SO₄)₃·(H H₄)₂SO₄+6HO1+12H₂0＝2(AlCl₃·6H₂O)+3H₂SO₄·(H H₄)₂SO₄H H₄ Cl(固)+H₂ SO₄(浓)＝H H₄ HSO₄+HCl↑2(AlCl₃·6H₂O)＝Al₂O₃+6HCl+9H₂O 

酸析法的工艺流程为： 

A、煤矸石在600-800℃下焙烧脱水。 

B、矿石的浸出 

矿石以循环中的硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵混合溶液浸取。溶液中游离 的浓度在约为700克-750克/升，在沸腾下反应1-4小时。然后以铵明矾重结晶时的废液稀释，热过滤。冷却结晶出铵明矾 

C、废液处理： 

结晶铵明矾时的一次废液可加入氨水或碳铵中和分离杂质后蒸发浓缩结晶出硫酸钠铵循环使用。或加入过磷酸钙、分离硫酸钙，母液蒸发结晶得氮磷复合肥。 

C、酸析： 

铵明矾重结晶用热解结晶氯化铝产生的盐酸溶液溶解，再通入硫酸分解氯化铵产生的氯化氢气体和热解氯化铝产生的氯化氢气体酸析出结晶氯化铝。 

C、结晶氯化铝热解： 

结晶氯化铝在400℃以内热解得活性氧化铝，在1000℃-1300℃内热解得符合电解要求的氧化铝。 

热解出的氯化氢气体经吸收作溶解铵明矾或酸析用。 

F母液的浓缩脱气： 

C、酸析结晶氯化铝后的母液浓缩，使HCI气体挥发，吸收。蒸浓的硫酸、硫酸铵溶液补充硫酸氢铵后返回浸出矿物。 

G、氯化铵的分解 

用硫酸钠分解氯化铵，以补充硫酸、氨、氯化氢在工艺中的损耗。本发明的特点在于： 

1、以硫酸钠、硫酸铵、硫酸钠氢铵的混合液浸出矿物，再加稀废液热过滤器易于操作，硅渣易于分离。 

2、铵明矾除铁简单易行。效果好。 

3、废液加过磷酸钙生产复合肥一方面使矿物中的铁、镁、钾、钠等元素得到了综合利用，另外也防止了闭路循环中这些元素的富集而对产品的污染。 

4、本发明采用湿法，硫酸、硫酸铵闭路循环流程，所以能耗低、物耗低、成本低。 

5、本发明原料要求不严，可利用氧化铝在25％以上的煤矸石和粉煤灰。