一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法技术

技术编号:20347735 阅读:13 留言:0更新日期:2019-02-16 10:54
本发明专利技术公开一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,属于矿产资源综合利用和冶金技术领域;本发明专利技术方法将富含氧化铝的工业固废加硫酸后经酸溶、中和、过滤、干燥、还原、碱溶、种分、煅烧生产氧化铝,该方法固废中氧化铝综合收率高,产品氧化铝质量满足冶金级氧化铝标准中λO‑3及以上要求,该方法氧化铝转化率高,可为氧化铝生产拓展原料来源以及提供新的思路和技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法
本专利技术公开一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,属于矿产资源综合利用和冶金

技术介绍
氧化铝,因具有弹性模量大、热稳定性好、硬度高、耐摩擦、耐腐蚀、绝缘性好及原料来源丰富、价格低廉等特点,被广泛应用于催化剂载体、汽车工业、化工工业、切削刀具及航天等各个领域。随着生物陶瓷、医学药品、电子技术、机械等行业的迅速发展,市场对氧化铝的生产量和需求量进一步增长。然而,随着民众环境保护意识的逐渐增强、铝土矿的消耗引起的资源短缺等矛盾日益突出,如何解决环境保护、资源短缺问题及如何制备氧化铝,是摆在科研学者面前的重要问题。随着工业生产的发展,工业固废数量日益增加。尤其是矿山开采、洗选、拜耳法生产等行业排放量最大,而富含氧化铝的工业固废在其中就占了较大的比例。因此,含铝工业固废也就成为了生产氧化铝的较佳原料,也是最主要的应用领域。常见的含铝工业固废主要包含煤矸石、赤泥、铝灰和铝土矿选尾矿。综合利用这些含铝工业固废,既能缓解原料紧张的问题,又能解决环境污染问题。随着环境问题的日益突出,高效利用含铝工业固废,生产高附加值的氧化铝成为近年来的研究热点。目前,我国氧化铝生产大多采用联合法和烧结法,其中烧结法在所有的生产能力中占48%。而在氧化铝生产过程中,各种能耗约占整个生产成本的43%,能耗已成为影响成本的最主要的因素。因此烧结法比例过高,从而造成我国整个氧化铝行业的生产能耗高。能耗问题已经成为我国氧化铝工业和国际相比最主要的差距。其中氢氧化铝煅烧后得氧化铝初品,其操作温度在900℃~1250℃之间,每吨氧化铝初品电耗在8000~10000kW·h之间,属于典型的高耗能产业,使其发展受到一定的限制。我国铝矿呈多贫少富的特点,加之多年来对富矿无节制的开采,目前富矿几乎消耗殆尽,目前用于氧化铝生产的铝矿基本均需进行浮选,这无疑进一步增加氧化铝企业的生产成本。现将国内生产氧化铝的方法的相关研究归纳如下:CN107879365A提出一种利用脱硅粉煤灰烧结法生产氧化铝的系统,包含脱硅粉煤灰烧结机构、氢氧化铝提取装置和焙烧装置,脱硅粉煤灰烧结机构包含第一球磨机、料仓、半悬浮炉、冷却机、第二球磨机、以及输送机构,该利用脱硅粉煤灰烧结法生产氧化铝的系统不仅实现了低能耗,还进一步提高了生产率。CN107986307A公开了一种用于赤泥烧结法氧化铝生产的翻盘真空式过滤装置,包括圆盘形的作业区,作业区包括分离区、洗涤区和卸泥区,三个区域均为扇形,分离区设有粗液槽,洗涤区设有洗液槽,卸泥区设有赤泥槽,粗液槽上设有抽真空装置;整个作业区上方转动设有圆盘形的过滤盘,过滤盘与作业区同轴,过滤盘包括至少若干个相互接触且相互独立的扇形盘,扇形盘上可拆卸连接有滤布,每个扇形盘转动至卸泥区时均会翻转卸料;过滤盘上方位于分离区的上方设有熟料浆进料管,过滤盘上方位于洗涤区上方设有第一热水管。本专利技术解决了现有熟料浆进行液固分离效率低,二次反应发生机率大而导致氧化铝的净溶出率低的问题。CN103288112A涉及一种碱法制备高纯度氧化铝的方法,以铝土矿为原料,用碱分解铝土矿得到铝酸钠溶液,过滤除杂得到精制铝酸钠溶液;利用溶析剂分解铝酸钠溶液,制备氢氧化铝;将氢氧化铝在微酸性水溶液中,在超声波作用下洗脱杂质烘干、煅烧,制得高纯度氧化铝。本方法制得的氢氧化铝中间体杂质含量少,利用超声波对微粒的分散冲击作用和高效的除杂效果制得的氧化铝成品粒径小、纯度高。CN104528786A涉及一种氨碱联合法处理低品位铝土矿生产氧化铝的方法,主要步骤包括:低品位铝土矿进行选矿脱硅处理;选精矿经过高压溶出、赤泥分离洗涤、晶种分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝焙烧等过程,生产冶金级砂状氧化铝,种分母液经蒸发调配后循环使用;选尾矿采用硫酸氢铵溶液进行低温浸出,经过硅渣分离洗涤、氨分沉铝、粗氢氧化铝分离洗涤得到粗氢氧化铝;实现了选矿脱硅工艺、选精矿高温拜耳法工艺和选尾矿硫酸氢铵溶液低温浸出工艺的有机结合,充分发挥各工艺的优势,生产出高质量冶金级砂状氧化铝的同时使的低品位铝土矿资源利用率最大。CN106966415A涉及一种酸法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的工艺方法,向煤粉炉粉煤灰中加入硫酸铵活化后进行高温煅烧得到活化后粉煤灰熟料,加入盐酸加热溶出后,得到氯化铝溶出液;向溶出液通入氯化氢气体进行结晶,固液分离洗涤得到高纯度六水氯化铝晶体和废酸液,晶体煅烧生成冶金级氧化铝。废酸加入氯化钙或氯化镁等无机盐氯化物,加热萃取蒸馏回收盐酸和氯化氢气体,回用于溶出和结晶工序,煅烧活化时产生尾气经吸收、结晶生成硫酸铵,实现物料循环利用;所得富含二氧化硅固体残渣可用于生成白炭黑或建筑用材料等。本专利技术实现了煤粉炉粉煤灰减量化再利用,物料实现全循环利用,所得氧化铝产品纯度一级冶金级氧化铝质量标准,且提取率高达84.6%~90.4%。综上所述,围绕解决生产氧化铝这一问题,开发了多种方法,各有特色和优势,但富含氧化铝的工业固废为原料,提取硫酸铝,进而经干燥、碳热还原、碱溶、种分生产氧化铝,还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用富含氧化铝的工业固废生产氧化铝,本专利技术以富含氧化铝的工业固废为原料,经酸溶、中和、过滤、干燥、还原、碱溶、种分、煅烧生产氧化铝,这种方法不仅拓展了氧化铝生产原料,与传统拜耳法相比,原料适应性广,铝回收率高,而且生产过程简单,设备成熟、投资少、操作方便、成本低。本专利技术所述的工艺,拓展了氧化铝生产原料,有助于缓解我国铝土矿资源紧缺现状,资源化利用率高,环境友好,具体步骤如下:1、富含氧化铝的工业固废块状物经干燥、破碎、粉磨至过80目筛筛余量<10%,铝土矿选尾矿等粉料则直接使用,下述简称富铝粉料;2、将固体还原剂粉碎过180目筛,筛余量小于5%,待用,当还原剂是一氧化碳时,则直接进行还原反应;3、富铝粉料中氧化铝酸法提取步骤如下:(1)首次生产时,在富铝粉料中添加富铝粉料质量40~50%的水,混匀后按理论用酸量的1.4倍在混合物中添加质量浓度98%的硫酸,然后在120℃下反应4~5h,反应结束后,在反应产物中添加富铝粉料质量2.5~2.6倍的水溶解,经过滤得酸溶液和酸渣,酸渣进行2次水洗涤,水用量为富铝粉料质量的3.0倍,洗涤后液体分别为一洗液和二洗液,酸渣用于生产硅产品,酸溶液正常生产时用富铝粉料中和后经固液分离得中和液与中和渣,中和液经喷雾干燥后用于生产氧化铝,中和渣用于酸溶反应;(2)正常生产时,在步骤(1)中和渣中加入一洗液调浆至浆料含水量为40~50wt%,浆料泵入酸溶槽中,按富铝粉料酸溶理论用酸量的1.1~1.2倍,在浆料中添加质量浓度98%硫酸进行酸溶反应,溶出温度110~120℃,时间2~4h;(3)酸溶反应结束后,在反应产物中添加步骤(1)剩余的一洗液溶解0.5~1h,固液分离,滤液用作后续富铝粉料溶出酸溶物的酸溶液,滤饼进行两次洗涤,第一次洗涤用步骤(1)的全部二洗液,第二次洗涤为水,水用量为富铝粉料质量的3.0倍,洗涤后液体分别为三洗液和四洗液,三洗液用于调浆和后续酸溶反应后反应产物的溶解液,四洗液作为后续循环洗涤的第一次洗液使用;(4)步骤(3)经两次洗涤的滤饼即为酸渣,用于生产硅产品。4、步骤3的中和液经喷雾干本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将预处理的富含氧化铝的工业固废或富含氧化铝的工业固废粉料用硫酸溶出酸溶物;(2)酸溶物溶液经喷雾干燥得固体硫酸盐;(3)固体硫酸盐经还原分解制备氧化铝为主的还原产物;(4)还原产物碱溶后采用种分法生产氢氧化铝,继而焙烧生产氧化铝。

【技术特征摘要】
1.一种富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将预处理的富含氧化铝的工业固废或富含氧化铝的工业固废粉料用硫酸溶出酸溶物;(2)酸溶物溶液经喷雾干燥得固体硫酸盐;(3)固体硫酸盐经还原分解制备氧化铝为主的还原产物;(4)还原产物碱溶后采用种分法生产氢氧化铝,继而焙烧生产氧化铝。2.根据权利要求1所述的富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,其特征在于:原料预处理是指块状富含氧化铝的工业固废经干燥、破碎、粉磨至过80目筛筛余量<10%。3.根据权利要求1所述的富含氧化铝的工业固废生产氧化铝的方法,其特征在于,用硫酸溶出酸溶物的操作如下,方法中预处理的富含氧化铝的工业固废或富含氧化铝的工业固废粉料简称富铝粉料:(1)首次生产时,在富铝粉料中添加富铝粉料质量40~50%的水,混匀后按理论用酸量的1.4倍在混合物中添加质量浓度98%的硫酸,然后在120℃下反应4~5h,反应结束后,在反应产物中添加富铝粉料质量2.5~2.6倍的水溶解,经过滤得酸溶液和酸渣,酸渣进行2次水洗涤,水用量为富铝粉料质量的3.0倍,洗涤后液体分别为一洗液和二洗液,酸渣用于生产硅产品,酸溶液正常生产时用富铝粉料中和后经固液分离得中和液与中和渣,中和液经喷雾干燥后用于生产氧化铝;(2)正常生产时,在步骤(1)中和渣中加入一洗液调浆至浆料含水量为40~50wt%,浆料泵入酸溶槽中,按富铝粉料酸溶理论用酸量的1.1~1.2倍,在浆料中添加质量浓度98%硫酸进行酸溶反应,溶出温度110~120℃,时间2~4h;(...

【专利技术属性】
技术研发人员:夏举佩郑光亚
申请(专利权)人:昆明理工大学
类型:发明
国别省市:云南,53

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1