[发明专利]一种粉煤灰提取氧化铝的方法

说明书

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，剩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Al₂O₃20%～50%，SiO₂20%～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，每年进口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，一方面增加了后续处理的负担，另一方面容易污染环境。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Al₂O₃。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]公开了一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工艺，由于硫酸铵的固有热性质，在260℃至450℃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]公开了一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工艺，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H₂O、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，本发明提供一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（1）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℃～390℃；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℃～450℃；

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（1）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℃，溶解时间为20min～90min。