一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出的方法技术

本发明专利技术公开了一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出并获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法。本方法是将粉煤灰与硫酸氢盐混合后在密闭体系中煅烧分解，煅烧产物加水溶出，经固液分离后即获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。采用本方法粉煤灰中氧化铝提取率高于85％，反应条件温和，对设备腐蚀小。

【技术实现步骤摘要】
一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出的方法
本专利技术涉及一种固体废弃物利用技术，尤其从粉煤灰中提取氧化铝的技术。
技术介绍
粉煤灰的主要化学组分为二氧化硅、氧化铝。在我国部分地区粉煤灰中氧化铝含量已超过40％，可作为铝矿资源利用。目前，从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要涉及碱法、碱石灰烧结法、酸法、酸碱联合法和硫酸铵法。碱法的原理是在强碱作用下，粉煤灰中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠，铝酸钠经水溶得到偏铝酸钠溶液，通过种分或碳分的方法制取氢氧化铝，最后煅烧得到氧化铝。碱石灰烧结法的原理是在有氧化钙存在条件下，用碱分解粉煤灰，使其中大部分硅与钙反应生成不溶的硅钙化合物，与同时生成的铝酸钠在水溶条件下分离，再由偏铝酸钠溶液制备氧化铝。酸法工艺是在强酸性条件下，将氧化铝溶出，实现与硅质氧化物的分离，再经进一步除杂获得氧化铝产品。具有代表性的是浓硫酸法和流化床灰的盐酸酸溶法。酸碱联合法是在酸溶基础上，将得到的酸性铝盐经浓缩结晶—热分解得到含杂质(铁等)的氧化铝混合物，再经碱溶，分离除铁，得到精制铝酸钠溶液，在此基础上制备氧化铝。除以上方法外，也有采用硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的报道和专利。如专利CN1868884公开了一种“粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑的方法”，将粉煤灰磨粉，活化后加入硫酸铵，再在反应物中加入水，过滤，在滤液中加入氨气，得到氢氧化铝和氢氧化铁混合沉淀，最后用氢氧化钠溶液将氢氧化铝沉淀融解后再通过加种碳分得到纯氢氧化铝，最后烧制的氧化铝。采用硫酸铵为循环介质提取氧化铝，既克服了酸法(硫酸、盐酸)工艺对设备腐蚀带来的危害和环境保护问题，又提高了氧化铝的提取率。专利CN101117228公开了“一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法”，涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝以及综合利用提取氧化铝后残渣的工艺方法。其特征在于其方法是将硫酸铵配入粉煤灰进行烧结，所得固体经溶出后得到含硫酸铝铵的溶液，该溶液通过结晶的方法得到固体的硫酸铝铵，固体硫酸铝铵和氨气反应得到氢氧化铝和硫酸铵，通过洗涤过滤，得到固体的氢氧化铝，氢氧化铝经焙烧后可得到氧化铝产品；进入液相的硫酸铵经蒸发后，继续循环使用。专利CN101734698A公开了“一种由含铝物料制备氧化铝的方法”，由铝土矿、高铁铝土矿、明矾石、高岭土、铝矾土、粉煤灰、煤矸石、铝灰、霞石、粘土等含铝物料制备氧化铝等产品的方法，该方法包括以下步骤：(1)将含铝物料破碎，磨细后与硫酸铵混合焙烧；(2)焙烧产物(熟料)水溶、过滤得到硫酸铝铵溶液和滤渣；(3)用氨对硫酸铝铵溶液除铁、沉铝或重结晶制备氧化铝，同时回收硫酸铵；(4)滤渣制备二氧化硅产品，余渣含铁，作为炼铁原料。这三项专利技术均采用硫酸铵法提取氧化铝，经硫酸铵分解产生大量氨气，再经历液相吸收形成硫酸铝铵、硫酸盐分解与三氧化硫吸收等多步骤气液过程实现循环。上述各种从粉煤灰中提取氧化铝方法各有利弊，大多采用腐蚀性极强的强酸、强碱，对设备要求高，生产操作危险大，工艺繁杂。现有的硫酸铵法工艺较复杂，会产生大量氨气和三氧化硫。目前工业化生产仍以传统的碱法为主。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出，从而获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法。本专利技术所提供的将粉煤灰中氧化铝活化溶出的方法包括以下步骤：(1)按照粉煤灰与硫酸氢盐质量比为1:0.5～1:3.0的比例将粉煤灰与硫酸氢盐混合均匀，在密闭的反应容器中于180～450℃焙烧1～4小时进行物料活化；优选地，所述硫酸氢盐为硫酸氢钠或硫酸氢钾；(2)按照水与粉煤灰液固比为7～15L/kg的比例向上述活化后的物料中加入60℃～100℃的热水，浸泡搅拌，在60～95℃进行固液分离和洗涤，得到含有硫酸铝的溶液和非晶态二氧化硅。本专利技术所采用的原料粉煤灰为煤粉炉粉煤灰或循环流化床粉煤灰。当采用的原料为煤粉炉粉煤灰时，步骤(1)中在密闭反应容器中的活化温度为300～450℃；当采用的原料为循环流化床粉煤灰时，步骤(1)中在密闭反应容器中的活化温度为180～350℃。优选地，其中在进行步骤(1)之前将所述粉煤灰球磨。优选地，其中所述粉煤灰球磨后过200目筛。优选地，其中在步骤(1)中将粉煤灰与硫酸氢盐混合研磨。优选地，在步骤(2)中加入热水之前将活化后的粉煤灰冷却至100℃以下。优选地，其中步骤(2)中所述浸泡搅拌的温度为55℃至95℃；所述浸泡搅拌的时间为0.5～1.0小时。采用本方法进行粉煤灰中氧化铝的溶出，煤粉炉粉煤灰中氧化铝的溶出率高于85％，循环流化床粉煤灰中氧化铝的溶出率高于90％。本专利技术所得非晶态二氧化硅具有较高纯度和良好反应活性，可用于制备白碳黑、气凝胶等产品。有益效果：本专利技术采用碱金属硫酸氢盐活化分解粉煤灰，由于碱金属硫酸氢盐在低温不易分解产生挥发性气体，能够在密闭条件下进行反应，保证了固相反应的顺利进行，从而提高了氧化铝的提取率。本专利技术的反应条件温和，硫酸氢盐的酸性小，对设备腐蚀性小，不易分解，操作安全，易于实现各种物料循环。具体实施方式以下结合具体实施方式说明本专利技术，但本专利技术并不限于以下实施例。原料采用某热电厂产出循环流化床粉煤灰和某电厂产出的煤粉炉粉煤灰,其化学成分如表1所示。表1粉煤灰化学成分(wt％)：1—循环流化床粉煤灰，2—煤粉炉粉煤灰SiO2Al2O3TiO2CaOMgOTFe2O3FeOK2ONa2OLOSSO3总和134.7046.281.483.610.211.540.220.390.177.171.3295.77236.3051.701.752.680.241.280.300.340.092.210.4097.29实施例1将煤粉炉粉煤灰球磨，过200目筛。取上述粉煤灰1Kg，与3Kg硫酸氢钠混合研磨，置于密闭高温炉中于450℃焙烧1小时。出炉冷却至85℃，加入80℃热水10L，于80±5℃搅拌1小时，过滤分离，并用80℃热水洗涤滤渣至无硫酸根离子，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。经氟化物取代配位滴定法测定硫酸铝溶液中的氧化铝含量，得粉煤灰中氧化铝溶出率为87.3％。实施例2将煤粉炉粉煤灰球磨，过200目筛。取上述粉煤灰1Kg，与1Kg硫酸氢钾混合研磨，置于密闭高温炉中于350℃焙烧2小时。出炉冷却至75℃，加入70℃热水15L，于70±5℃搅拌0.5小时，过滤分离，并用70℃热水洗涤滤渣至无硫酸根离子，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。经氟化物取代配位滴定法测定，粉煤灰中氧化铝溶出率为85.7％。实施例3将循环流化床粉煤灰球磨，过200目筛。取上述粉煤灰1Kg，与2.5Kg硫酸氢钠混合研磨，置于密闭高温炉中于180℃焙烧4小时。出炉冷却至95℃，加入100℃热水7L，于90±5℃搅拌1小时，过滤分离，并用90℃热水洗涤滤渣至无硫酸根离子，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。经氟化物取代配位滴定法测定，粉煤灰中氧化铝溶出率为90.4％。实施例4将循环流化床粉煤灰球磨，过200目筛。取上述粉煤灰1Kg，与0.5Kg硫酸氢钾混合研磨，置于密闭高温炉中于350℃焙烧3小时。出炉冷却至65℃，加入60℃热水8L，于60±5℃搅拌1小时，过滤分离，并用60℃热水洗涤滤渣至无硫酸根离子，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。经氟化物取代配位滴定法测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出并获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)按照粉煤灰与硫酸氢盐质量比为1:0.5～1:3.0的比例将粉煤灰与硫酸氢盐混合均匀，在密闭的反应容器中于180～450℃焙烧1～4小时进行物料活化；(2)按照水与粉煤灰液固比为7～15L/kg的比例向上述活化后的物料中加入60℃～100℃的热水，浸泡搅拌，在60℃～95℃进行固液分离和洗涤，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅。

【技术特征摘要】
1.一种将粉煤灰中氧化铝活化溶出并获得硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)按照粉煤灰与硫酸氢盐质量比为1:0.5～1:3.0的比例将粉煤灰与硫酸氢盐混合均匀，采用的粉煤灰为循环流化床粉煤灰，在密闭的反应容器中于180℃焙烧1～4小时进行物料活化；(2)按照水与粉煤灰液固比为7～15L/kg的比例向上述活化后的物料中加入60℃～100℃的热水，浸泡搅拌，在60℃～95℃进行固液分离和洗涤，得到硫酸铝溶液和非晶态二氧化硅，其中，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昭华，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准能资源综合开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11