利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺制造技术

一种利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的清洁生产新工艺。以碳酸钠为配料，在中温下使高铝粉煤灰分解，生成酸溶性铝硅酸盐物料；将该烧结物料以稀硫酸进行酸浸，使高铝粉煤灰中的氧化铝和氧化硅分离；所得含铝液体部分经进一步处理生成氢氧化铝沉淀，经煅烧制成γ－氧化铝或α－氧化铝产品，含硅胶体部分经纯化洗涤、干燥、煅烧，可制成白炭黑、氧化硅气凝胶、超细氧化硅、多孔氧化硅等无机硅化合物产品；副产品碳酸氢钠可作为烧结配料循环利用；工艺过程中产生的少量赤泥废渣可用作生产矿物聚合材料或硅铝胶凝材料的原料。本发明专利技术工艺设计合理，能耗低，符合“清洁生产”的要求。

【技术实现步骤摘要】
利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺
本专利技术涉及一种利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑的清洁生产新工艺。
技术介绍
近十年来，中国氧化铝工业不论是在产量上还是在生产技术上都有很大的发展，但国内氧化铝产量一直无法满足其消费需求，仍需靠大量进口来维持国内的基本消费。目前，铝土矿是中国氧化铝生产中唯一的矿产资源。中国的铝土矿资源仅占全世界此类资源总量的7.5％，且多以铝硅比低、溶出性能差的一水硬铝石型矿石为主。随着中国原铝工业的快速发展，氧化铝需求量不断增加，导致铝土矿资源日益减少，严重阻碍中国铝工业的可持续发展。目前，国内外利用粉煤灰生产氧化铝的方法是采用粉煤灰和石灰石进行高温烧结，烧结温度为1350℃左右。该方法的石灰石用量大，烧结温度高，能耗和成本都很高；且CO2排放量大，副产品水泥产量过大，无法满足规模化工业生产的要求。从中国铝工业可持续发展的观点看来，氧化铝生产过程必须降低能耗，减少铝土矿资源的消耗，减少温室效应气体的排放量，解决大量赤泥的资源化利用技术，实现清洁生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用高铝粉煤灰制取氧化铝和-->白炭黑的清洁生产新工艺。本专利技术充分利用高铝粉煤灰中的主要成分氧化铝和氧化硅，制得高附加值的产品，同时该工艺方法的能耗低，不消耗除燃料以外的一次性资源，产品加工成本低，无“三废”排放，高铝粉煤灰原料来源广泛，便于实施推广。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：这种利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产新工艺，采用高铝粉煤灰为原料，包括原料预处理及烧结工序、硅铝分离工序、白炭黑生产工序和氧化铝生产工序。其中氧化铝生产工序又包括铝酸钠固体水浸溶解、粗制铝酸钠溶液除杂、铝酸钠溶液连续碳分分解和氢氧化铝煅烧等工艺过程。本专利技术所用的高铝粉煤灰，其中的高铝是指Al2O3含量大于30％。同样，本专利技术的工艺也适合于Al2O3含量大于30％的高铝煤矸石或高铝黏土。将高铝粉煤灰经磁选除铁等预处理后，加入配料碳酸钠，在750-880℃下进行烧结，得到在酸性介质中易溶的铝硅酸盐化合物相，然后将烧结物料以稀硫酸溶液进行酸浸溶解，经陈化、过滤、洗涤，得到含铝溶液和偏硅酸胶体；偏硅酸胶体经纯化洗涤、干燥、煅烧后可制成白炭黑、氧化硅气凝胶等无机硅化合物产品。含铝溶液经纯化制成硫酸盐结晶，再经热分解得到铝酸钠固体，经水浸溶解、除杂后得到纯净的铝酸钠溶液，采用碳酸化分解法得到氢氧化铝沉淀，最后经控制温度下煅烧，即制得γ-氧化铝或α-氧化铝产品。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，-->所述的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺，其特征在于，在所述的原料预处理及烧结工序中，将高铝粉煤灰经磁选除铁预处理后，与碳酸钠混合粉磨，混料成球后在回转窑中进行烧结，碳酸钠配料与高铝粉煤灰的质量比为0.6-0.8，烧结温度为750℃-880℃，保温时间为1-1.5h，高铝粉煤灰的分解率为96-99％，得到的烧结物料是在酸性介质中易溶的铝硅酸盐化合物相。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的硅铝分离工序包括将烧结物料以45-50体积％的稀硫酸溶液进行酸浸，再通过陈化、过滤、洗涤，得到偏硅酸胶体沉淀和含铝溶液，偏硅酸胶体沉淀进入白炭黑生产工序。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的硅铝分离工序中，硅铝分离工序的条件是烧结物料与98体积％硫酸的质量比为1.0∶1.1-1.5，固液重量比为1∶5-11，其中，固体为烧结物料，液体为98体积％硫酸和水，陈化温度为60-70℃，陈化时间为4-8h，高铝粉煤灰原料中Al2O3的提取率大于90％。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的白炭黑生产工序包括将偏硅酸胶体经纯化洗涤后，置于自动控温干燥箱中，在105℃下干燥6-8h，然后粉磨，再在450℃下煅烧2h即制得白炭黑制品。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，在所述的硅铝分离工序中得到含铝溶液，经纯化制成硫酸盐结晶，再经热分解过程，得到固体产物为铝酸盐物相，用于后续的制备氧化铝-->工序；热分解过程产生的SO2、SO3尾气经活性炭吸收、水洗后可制成浓度45-50体积％的稀硫酸，返回上述的硅铝分离工序循环利用。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，上述的铝酸盐物相经水浸溶解过程制成铝酸钠溶液，水浸溶解温度为80-90℃，再经过滤、洗涤后，得到粗制铝酸钠溶液和赤泥废渣，粗制铝酸钠溶液进入氧化铝工序中的粗制铝酸钠溶液除杂工艺过程，排放的赤泥废渣为非晶态形式，其中含4.2-6.8wB％的Al2O3，其排放量约为高铝粉煤灰原料的4-5％，可作为生产矿物聚合材料或硅铝胶凝材料的原料，其氧化铝的溶出率大于90％。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的粗制铝酸钠溶液除杂工艺过程包括加入饱和石灰水除硅，过滤，继续向溶液中加入碳酸钠除钙，得到纯净的铝酸钠溶液，为下一步的碳酸化分解工艺过程做准备。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的碳酸化分解工艺过程包括纯净的铝酸钠溶液在碳分槽中进行连续碳酸化分解，碳酸化分解工艺过程中所通入的CO2浓度大于36％，碳分液在分解槽的停留时间为3-4h。在本专利技术的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺中，所述的氢氧化铝煅烧工艺过程包括连续碳酸化分解工艺过程生产的氢氧化铝，经洗涤后，再经高温煅烧，通过控制煅烧温度可分别制成γ-氧化铝或α-氧化铝产品。本专利技术的方法与石灰石烧结法比较，本专利技术工艺流程设计合理，-->工艺过程能耗低，符合“清洁生产”的要求，产品附加值高，不消耗除燃料以外的铝土矿、石灰石等一次性资源，加工成本低，同时可制得白炭黑、氧化硅气凝胶等高附加值副产品，使高铝粉煤灰作为二次资源得到充分利用。高铝粉煤灰原料来源广泛，便于实施推广。附图说明图1是本专利技术利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺流程图。具体实施例本专利技术利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑的清洁生产工艺，主要包括原料预处理及烧结工序、硅铝分离工序、白炭黑生产工序和氧化铝生产工序。其中氧化铝生产工序又包括铝酸盐固体水浸溶解、粗制铝酸钠溶液除杂、铝酸钠溶液碳分分解和氢氧化铝煅烧等工艺过程。如图1所示。试验原料：高铝粉煤灰样品(BF-04)，来自中国华北地区某热电厂，化学成分如下(％)：SiO2  TiO2  Al2O3  Fe2O3  FeO  MnO  MgO  CaO  Na2O  K2O  P2O5  H2O+  烧失  总量51.30 1.14  38.23  2.78   1.35 0.02 0.77 2.55 0.18  0.52 0.10  0.15  0.19  99.28(1)高铝粉煤灰经磁选除铁等预处理后，加入碳酸钠粉磨至粒度＜74μm(即-200目)。按照高铝粉煤灰∶碳酸钠为1∶0.80的质量比，称取高铝粉煤灰500g，工业级无水碳酸钠400g，在860℃下烧结1.5h。X射线粉末衍射分析结果显示，烧结物料的物相组成主要为在酸性介质中易溶的铝硅酸盐化合物相。(2)烧结物料质量约为724g，磨至粒度＜74μm(即-200目)，将烧--本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺，其特征在于，采用高铝粉煤灰为原料，包括下述制备工序：原料预处理及烧结工序、硅铝分离工序、白炭黑生产工序和氧化铝生产工序；其中，在氧化铝生产工序中又包括粗制铝酸钠溶液除杂、碳酸化分解和氢氧化铝煅烧工艺过程。

【技术特征摘要】
CN 2006-3-15 200610065753.61、利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺，其特征在于，采用高铝粉煤灰为原料，包括下述制备工序：原料预处理及烧结工序、硅铝分离工序、白炭黑生产工序和氧化铝生产工序；其中，在氧化铝生产工序中又包括粗制铝酸钠溶液除杂、碳酸化分解和氢氧化铝煅烧工艺过程。2、如权利要求1所述的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺，其特征在于，在所述的原料预处理及烧结工序中，将高铝粉煤灰经磁选除铁预处理后，与碳酸钠混合粉磨，混料成球后在回转窑中进行烧结，碳酸钠配料与高铝粉煤灰的质量比为0.6-0.8，烧结温度为750℃-880℃，保温时间为1-1.5h，高铝粉煤灰的分解率为96-99％，得到的烧结物料是在酸性介质中易溶的铝硅酸盐化合物相。3、如权利要求1或2所述的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺，其特征在于，所述的硅铝分离工序包括将烧结物料以45-50体积％的稀硫酸溶液进行酸浸，再通过陈化、过滤、洗涤，得到偏硅酸胶体沉淀和含铝溶液，偏硅酸胶体沉淀进入白炭黑生产工序。4、如权利要求3所述的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺，其特征在于，所述的硅铝分离工序中，硅铝分离工序的条件是烧结物料与98体积％硫酸的质量比为1.0∶1.1-1.5，固液重量比为1∶5-11，其中，固体为烧结物料，液体为98体积％硫酸和水，陈化温度为60-70℃，陈化时间为4-8h，高铝粉煤灰原料中Al2O3的提取率大于90％。5、如权利要求3或4所述的利用高铝粉煤灰综合生产氧化铝和白炭黑的工艺，其特征在于，所述的白炭黑生产工序包括将偏硅酸胶体经纯化洗涤后，置于自动控温干燥箱中，在105℃下干燥6-8h，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鸿文，杨静，王英滨，王蕾，丁宏娅，王芳，高飞，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：11[]