[发明专利]一种协同活化粉煤灰和分解石膏回收硫资源的方法

说明书

技术领域

本发明属于大宗固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用燃煤电厂或燃煤锅炉排 放的粉煤灰和燃煤电厂的脱硫石膏或者是磷化工固体废弃物磷石膏为原料，采用煅烧的方法 活化粉煤灰，同时使石膏分解回收硫资源的方法。

背景技术

我国粉煤灰的年排放量已达5亿吨，累积量已高达35亿吨，其中燃煤电厂粉煤灰排放量 最大，主要以灰场贮存和露天堆积排放为主，占用了大量土地，对人类环境存在着较大的潜 在威胁。粉煤灰中一般含有丰富的铝、硅、镓等元素，也是一种重要的有价资源。目前，以 粉煤灰为原料主要用于生产耐火材料莫来石、白炭黑、分子筛、催化剂、建材、提镓、提铝。 其中，利用其含有丰富铝资源的粉煤灰作为铝土矿替代资源提取氧化铝是最具工业化应用前 景的利用方式，也是目前研究的热点，特别是我国内蒙古中西部以及山西北部地区的粉煤灰 中氧化铝含量达到40％以上，可以作为中低品位的铝土矿处理。

由于我国铝土矿资源的短缺，近年来粉煤灰提取氧化铝受到广泛关注，其技术大致可以 分为碱法、酸法。碱法是目前研究的热点之一，包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法等，采用 石灰石烧结法提取氧化铝，煅烧温度为1340～1390℃，生产1吨氧化铝要产生约9吨渣，存 在渣量大、煅烧温度高等缺点。预脱硅碱石灰烧结法，先碱溶脱硅，再烧结提铝，该法产生 的渣量比石灰石烧结法少，但是生产出的氧化铝难以达到冶金级。粉煤灰酸法提取氧化铝主 要包括直接酸浸法和间接酸浸法，能够有效提取粉煤灰中多种有价元素。直接酸浸法是粉煤 灰不作任何活化处理直接用盐酸或硫酸在一定条件下浸出，CN1095689A公开了一种用粉煤 灰生成硫酸铝的方法，用50～60％的硫酸作浸出介质，在100℃条件下浸泡12～24小时，过滤， 蒸发浓缩得到硫酸铝晶体。贵阳铝镁设计院专利CN102398912A中公开了一种采用稀硫酸在 高温高压条件下溶出高铝粉煤灰中氧化铝的工艺，氧化铝的溶出率可达到85～90％；在专利 CN102398913A中又提出了一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，通过稀酸 浸出、净化除铁、蒸发浓缩、结晶、煅烧等步骤得到冶金级氧化铝。神华能源股份有限公司 在专利CN101863497A公开了一种粉煤灰浆料混合式加热酸法溶出方法和装置，主要过程是 将粉煤灰和盐酸混合在预热装置中预热至40-70℃，再加热至140-160℃，保温反应0.5～2h， 在118～125℃条件下闪蒸，降温等一系列步骤得到制取氧化铝的基础物料。CN103820651A公 开了一种用盐酸醇溶液作为浸出介质直接从粉煤灰中浸出氧化铝，温度为80-200℃，压力 0.1-2.5MPa。直接酸浸法主要缺点是温度相对较高、时间长、浸出液各元素难以分离、设备 腐蚀严重。间接酸浸法主要过程是先将粉煤灰活化后再与盐酸或者硫酸在相对低温下浸出， CN101575112B、CN102101688B公开了两种机械活化后用酸处理制备硫酸铝产品的方法，但 浸出温度分别为120～230℃、200～240℃，温度仍然较高，表明机械活化对提高粉煤灰活性有 限。CN102616818A公开了一种粉煤灰的低温活化方法及应用，主要过程是通过添加一定量 的碳酸钠和氢氧化钠在600～750℃条件下活化，活化后用盐酸浸出，氧化铝溶出率可达90％ 以上；CN102344171A公开了一种对赤泥和粉煤灰资源化综合利用的新方法，主要过程是先 用碳酸钠和粉煤灰在700～950℃活化后再用盐酸溶液浸出。专利CN101607259B公开了一种 低温活化粉煤灰的方法及应用，先将粉煤灰球磨至30微米，依据粉煤灰中钙铝含量及反应特 性，适当增加钙含量，在800-950℃煅烧30～60分钟，可得氧化铝浸出率超过75％的粉煤灰 熟料。专利CN102616818A、CN102344171A先用碱活化，再用盐酸溶液浸出，虽然浸出率 较高，但流程复杂、分离困难。专利CA102120593A、CA102275964A、CN102583468A CN103086410A、CN103086411A、CN103086408A、CN103086409A均采用硫酸铵与粉煤灰 低温焙烧活化，再用稀硫酸或者水溶液浸出，再经后续一系列步骤制得氧化铝，该过程优点 是无需酸碱，对设备材质要求低，但存在硫酸铵盐消耗量大、烧结时易结圈、氨气回收难等 缺点。