本发明专利技术公开了一种从粉煤灰中酸碱联合提取氧化铝的方法。将粉煤灰与适量浓硫酸混合均匀、熟化后，利用粉煤灰中的残炭和适量补充还原剂，进行高温快速还原焙烧脱硫，含硫烟气通过制酸实现硫酸再生循环利用，还原焙砂采用碱浸法生产氧化铝。本发明专利技术的方法综合了粉煤灰酸法与碱法提取氧化铝的优点，并有效规避了二者的缺点。无常规酸法工艺中高耗能的蒸发结晶铝盐和铝盐结晶水分解过程，节约了大量能耗；相比常规碱法工艺，无需高耗能的烧结过程，且渣量低并可作为硅原料再利用，废弃物产出很少，实现真正的减量化绿色清洁生产；氧化铝产品质量好，回收率高，能耗低，设备腐蚀小，易于实现大规模工业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉煤灰的综合利用，具体是涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法， 尤其是采用酸碱联合工艺提取氧化铝。
技术介绍
随着现代化工业的快速发展，资源匮乏日趋成为摆在人们面前的主要社会问题之 一。生产氧化铝的原料主要是铝土矿，传统的冶炼方法是碱法生产氧化铝，矿石中的氧化 硅是碱法生产中的主要有害元素，要求铝土矿中铝硅比A/S (矿石中Al2O3与SiO2的质量比 值）大于3。碱法分为拜耳法、烧结法和联合法，其中拜耳法适于处理含Al 2O3高、SiO2低的 富矿，一般要求Al2O 3 > 65%，A/S > 7,世界上90%以上的氧化铝由拜耳法生产；烧结法适 合处理A/S为3?5的原料；联合法适合处理A/S为5?7的原料。但随着铝消费量的增 力口，矿石开采量增加，铝土矿资源逐年减少，矿石铝品位不断下降，开采成本不断提高，从某 些高硅低铝的非传统氧化铝原料中提取氧化铝受到重视，特别是从粉煤灰中提取氧化铝不 仅可以拓展氧化铝来源，同时可以解决粉煤灰堆存产生的环境问题。 中国是煤炭生产和消费大国，煤炭产量及消费均已达到37亿吨左右，其中一半以 上用于火力发电，燃烧过程产生大量粉煤灰，产出的粉煤灰除少部分用于水泥建材生产原 料而得到部分利用外，大部分堆存，不仅占用大量土地资源，而且对环境污染严重。我国粉 煤灰富含铝，氧化铝平均含量27%，华东、华北地区粉煤灰的氧化铝含量普遍超过30%，部 分地区的粉煤灰中铝含量更是高达40-60 %，是一种十分重要的潜在铝土矿接替资源。根据 粉煤灰的组成不同，可以用来制取白炭黑、氧化铝、铁矿粉、镓、锗等产品，形成新的循环经 济产业链，其中最重要的产品是氧化铝。 由于粉煤灰中的铝硅比很低，且无法选矿富集，传统处理铝土矿的氧化铝生产工 艺难以移植来处理粉煤灰，需要研究开发适合粉煤灰铝资源特点的工艺技术，目前国内外 研究开发的粉煤灰提取氧化铝方法大致分为碱法和酸法两大类。 碱法包括直接烧结法和预脱硅-烧结法等。直接烧结法类似于铝土矿烧结法生产 氧化铝工艺，包括烧结、熟料自粉化、浸出、碳分、锻烧等主要工序，如CN 1644506A公开的 利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法，将粉煤灰与石灰石粉按一定比例混合 磨矿后干法烧结，然后用碱溶出熟料提取氧化铝，浸出渣用于生产水泥。由于粉煤灰含硅 高，直接烧结需要配入大量石灰石粉，粉煤灰与石灰石粉质量配比达30:70。由于直接烧结 法大量添加石灰或石灰石粉，浸出时会产生大量娃渔，每生产1吨氧化错要产生8-10吨 左右的硅钙渣，如果周边没有足够的建材市场消纳能力，势必会造成新的、堆放量更大且为 强碱性的废弃物排放，形成更加难处理的固废环境问题，同时由于高温烧结的物料量大，导 致烧结能耗高。 对粉煤灰进行碱浸预脱硅处理可以减少烧结物料量，从而降低烧结能耗和减 少浸出渣量，同时预脱硅得到的含硅溶液可以生产白炭黑、硅灰石等高值硅产品。如 CN101284668A公开的一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法，将高铝 粉煤灰与氢氧化钠溶液在高压反应荃内进行加压浸出，使部分娃溶出，含娃浸出液用于生 产白炭黑，预脱硅后的粉煤灰与石灰石粉、碳酸钠溶液混合后烧结，然后浸出铝。为了进一 步提高预脱硅的硅脱除率，CN100491247C公开的一种利用粉煤灰生产二氧化硅和氧化铝的 方法，在用氢氧化钠溶液浸出预脱硅前对粉煤灰进行预焙烧，或用硫酸或氢氧化钠溶液进 行浸泡，以便提高粉煤灰中硅的溶出活性，从而提高硅的预脱除率。采用预脱硅技术可以提 高粉煤灰的铝硅比，降低烧结量，从而降低氧化铝生产能耗，并副产白炭黑、硅灰石等硅产 品，但对于大规模的粉煤灰综合利用，巨大的白炭黑、硅灰石产品面临的市场销售与竞争压 力非常大。 酸法主要包括硫酸法和盐酸法，通常是将一定浓度的硫酸或盐酸与粉煤灰在加 热条件搅拌浸出，所得溶液加碱反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得氢氧化铝。由于粉煤灰中 氧化铝的活性差，一般酸浸的氧化铝提取率较低，需要采用焙烧活化、浓酸浸出等强化措 施。CN1792802A公开的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其工艺过程是将研磨至200? 400目的粉煤灰，先在300?760°C下焙烧活化1?I. 5h，然后于160?300°C下用60? 98%浓度的硫酸浸出，浸出好的矿浆过滤以分离余酸，余酸返回浸出循环，再用水从滤渣 中浸出铝，然后经浓缩结晶、干燥脱水、焙解，得到Y-Al 2O3，采用该方法，铝的浸出回收率 可达85 %，但该方法工艺复杂，不仅需要预焙烧活化，而且浸出在高温浓酸的条件下进行， 能耗高，大量酸在系统内进行无效循环，浸出、过滤、物料输送设备的材质难解决，操作困 难。CN1923695A公开的一种由粉煤灰制取氧化铝的方法，先将粉煤灰细磨并于200-760°C 焙烧活化，再与适量浓硫酸拌合均匀后在200-400°C下烧成，然后水浸提取氧化铝，同样 可以获得较高的铝浸出率。CN100413981C公开了一种从高硅含铝矿物原料中酸法提取 铝的方法，将粉煤灰与浓硫酸混合后进行焙烧，然后经水浸、浓缩结晶、煅烧生产氧化铝。 CN101811711A公开了一种采用盐酸浸出由粉煤灰中提取氧化铝的方法，其过程是将粉煤灰 与盐酸混合后于140-160°C下浸出铝，然后固液分离、浓缩结晶、氯化铝煅烧得到活性初氧 化铝，由初氧化铝经拜耳法处理生产氧化铝。为了直接得到合格的氧化铝，CN103803617A 公开的一种粉煤灰酸法生产氧化铝的方法中，对粉煤灰进行了磁选预脱铁，并对盐酸浸出 获得的浸出液采用树脂吸附除杂，从而在结晶时析出较纯的氯化铝结晶，氯化铝结晶煅烧 直接获得合格的氧化铝产品，从而缩短了氧化铝生产流程。酸法处理氧化铝由于不需要添 加造渣剂，提取氧化铝后的残渣量少，符合减量化综合利用工业固废的要求，且可以获得较 高的氧化铝回收率。但由于酸法处理产出的浸出液需要浓缩结晶，且得到铝中间产物含结 晶水较高，后续脱水能耗高，导致酸法氧化铝的总能耗高。同时由于酸法处理的浸出选择性 差，铁、钙、镁、钛等杂质大量溶出，浓缩结晶产出的铝盐纯度不高，后续需进一步拜耳法处 理，虽然采用粉煤灰原灰磁选预脱铁和酸浸液化学净化可以提高产品纯度，但成本高。 除上述碱法、酸法外，还有硫酸铵焙烧法、氟化助剂浸出法等。如CN102344155A公 开的利用粉煤灰制备氧化铝的方法，用硫酸铵与粉煤灰混合后焙烧，烧成料经水浸、氨中和 沉淀氢氧化铝，沉铝后液浓缩结晶硫酸铵返回焙烧循环使用，实现了氨的循环。虽然与酸法 相比，浸出选择性有提高，但要获得合格的氧化铝产品仍需要增加深度净化工序，且生产过 程氨的环保问题有待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有粉煤灰提取氧化铝技术中的不足，提供一种采用酸 碱联合法从粉煤灰中提取氧化铝的方法，目的是通过酸碱联合工艺，解决粉煤灰酸法处理 工艺中铝盐浓缩结晶与热解能耗高、氧化铝产品纯度低的问题，同时避开粉煤灰碱法处理 烧结物料量大、能耗高、浸出渣量大等缺陷。 为实现上述专利技术目的，本专利技术的包括 下述步骤： (1)硫酸熟化：将粉煤灰与浓硫酸按一定比例混合均匀后进行熟化，得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从粉煤灰中酸碱联合提取氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)硫酸熟化：将粉煤灰与硫酸按一定比例混合均匀后进行熟化，得到硫酸熟化料；(2)还原焙烧：将上述步骤(1)得到的硫酸熟化料与适量补充还原剂一起在一定温度下进行还原焙烧，得到焙砂和含硫烟气，含硫烟气收集后制酸返回步骤(1)循环使用；(3)焙砂碱浸：将上述步骤(2)得到的焙砂用含氢氧化钠的溶液进行碱浸，浸出完成后液固分离得到铝酸钠溶液和富硅渣；(4)制备氧化铝：将上述步骤(3)所得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，然后固液分离得到氢氧化铝和母液，母液返回步骤(3)循环使用，氢氧化铝经煅烧生产氧化铝。
【技术特征摘要】
1. 一种从粉煤灰中酸碱联合提取氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 硫酸熟化：将粉煤灰与硫酸按一定比例混合均匀后进行熟化，得到硫酸熟化料； (2) 还原焙烧：将上述步骤（1)得到的硫酸熟化料与适量补充还原剂一起在一定温度 下进行还原焙烧，得到焙砂和含硫烟气，含硫烟气收集后制酸返回步骤（1)循环使用； (3) 焙砂碱浸：将上述步骤（2)得到的焙砂用含氢氧化钠的溶液进行碱浸，浸出完成后 液固分离得到铝酸钠溶液和富硅渣； (4) 制备氧化铝：将上述步骤（3)所得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，然 后固液分离得到氢氧化铝和母液，母液返回步骤（3)循环使用，氢氧化铝经煅烧生产氧化 错。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤（1)中硫酸加入量为所述粉煤灰质 量的1-2. 5倍，优选1. 1-1. 5倍，硫酸的浓度彡85%。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤（1)中熟化温度100-500°C，优选 150-350°C，熟化时间 l_48h，优选 2-8h。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤（2)中的补充还原剂为煤粉、煤矸 石粉、煤气、天然气、硫磺或石油焦等低值含碳燃料中的一种或一种以上的混...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋开喜，蒋训雄，汪胜东，范艳青，李达，
申请(专利权)人：北京矿冶研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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