粉煤灰酸碱联合提取铝基产品和硅基产品的方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法，该方法在提高氧化铝提取率的同时，优化了残渣除酸和除碱工艺，使得除碱工艺中产生的低碱洗水能够用于除酸工艺。本发明专利技术中使用除碱工艺中产生的低碱洗水对第一提铝残渣进行二次水洗，既克服了现有酸碱联合法存在的二次污染问题，亦能够大幅度地提高后续对二氧化硅的提取率。本发明专利技术能够在实现粉煤灰高值化应用的同时，减少对环境的影响，使粉煤灰的大规模处理和资源化利用成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉煤灰利用领域，具体地，涉及一种粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法。
技术介绍
粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物，我国粉煤灰排放量非常大，粉煤灰的排放既占用耕地又污染环境，因此，粉煤灰的综合利用具有非常重大的现实意义和长远战略意义。粉煤灰的化学成分与煤的成分息息相关，主要成分为二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)，以及三氧化二铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)和未燃尽的碳等，由于粉煤灰化学成分中含有多种可利用元素(如铝和硅等)，因此粉煤灰是一种极具开发价值的丰富资源。如果能够有效回收粉煤灰中的有用物质，既可以发展循环经济和节约型经济，又可以减少开矿对自然生态环境的破坏。实现粉煤灰的资源化综合利用是一件利国利民的好事，意义重大。粉煤灰综合利用的主要对象是作为其主要成分的氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)，所采用的方法，可以分为酸法、碱法和酸碱联合法等几类。粉煤灰酸法提铝的优势在于利用了粉煤灰中的二氧化硅与酸不反应的原理，通过酸浸使氧化铝和二氧化硅得到有效分离。酸法提铝的特点是工艺流程短、产生废渣的量少，但存在粉煤灰提铝残渣处理和利用上的困难。碱法提取矿物，包括粉煤灰中氧化铝的历史最为悠久，工艺众多。一般主要可以分为，石灰石烧结法、碱石灰烧结法、改良碱石灰烧结法以及氧化镁焙烧提铝等方法。例如，专利CN102107895A提出了改良碱石灰烧结法，减少了石灰的用量和提铝残渣的排放。CN201310594879.2提出了氧化镁焙烧提铝的方法，更加节能并进一步减少了提铝残渣排放。碱法的特点是工艺成熟、适用面广，但同样存在粉煤灰提铝残渣处理和利用上的困难。专利CN200710087028.3中提出了一种酸碱联合法，以无水Na2CO3为助剂，将一定量的无水Na2CO3和粉煤灰混合焙烧，以分解粉煤灰中的莫来石和铝硅酸盐玻璃相，从而增加粉煤灰中铝的反应活性，然后用稀酸进行溶解和过滤。二氧化硅以凝胶的形式沉淀出来，铝以AlCl3或者Al2(SO4)3的形式进入液相，从而使粉煤灰中的Al和Si得以分离。得到的二氧化硅凝胶沉淀用于制备硅基产品，滤液经除杂后通过调节pH值沉淀出Al(OH)3，经煅烧即可得到Al2O3。酸碱联合法的特点是烧结温度较低，能耗相对较低，但缺点是工艺中产生和使用的酸碱介质不能循环，二次污染严重。因此，为促进粉煤灰综合利用，迫切需要开发一种环境污染小，并且能够高效地从粉煤灰中提取和制备铝基产品和硅基产品的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的粉煤灰提铝残渣处理和利用方面的压力，以及各方法普遍存在的二次污染的问题，提供一种环境污染小，并且能够高效地从粉煤灰中提取和制备铝基产品和硅基产品的方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种粉煤灰酸碱联合提取铝基产品和硅基产品的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)在粉煤灰酸法提铝的条件下，将粉煤灰置于酸性溶液中，得到铝盐溶液和第一提铝残渣；(2)对步骤(1)中得到的第一提铝残渣进行水洗，直至第一提铝残渣的电导率为0.5-5mS/cm，得到低酸残渣和高酸洗水；对得到的低酸残渣进行二次水洗，得到除酸后的第一提铝残渣；(3)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将步骤(2)中得到的除酸后的第一提铝残渣置于碱性溶液中，得到硅酸钠溶液和提硅残渣；(4)在粉煤灰碱法提铝的条件下，将步骤(3)中得到的提硅残渣按配方进行混合、焙烧，经浸取和固液分离得到铝酸钠溶液和第二提铝残渣；(5)对步骤(4)中得到的第二提铝残渣进行水洗，直至第二提铝残渣的电导率为0.5-5mS/cm，得到低碱残渣和高碱洗水；对得到的低碱残渣进行二次水洗，得到除碱后的第二提铝残渣和低碱洗水；所述低碱洗水用于步骤步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。本专利技术提供的方法，充分利用了酸法和碱法处理粉煤灰的各自优势，在进一步提高粉煤灰中氧化铝提取率的同时，由于优化了对残渣的除酸和除碱工艺，使得除碱工艺中产生的低碱洗水能够用于除酸工艺，从而克服了现有酸碱联合法存在的二次污染问题。更重要的是，本专利技术的专利技术人意外地发现使用除碱工艺中产生的低碱洗水对第一提铝残渣进行二次水洗时，还能够大幅度地提高后续对二氧化硅的提取率，从而制备硅基产品。本专利技术的第二方面提供了由上述方法制备得到的铝基产品或硅基产品。正是基于这样的发现，本专利技术能够在实现粉煤灰高值化应用的同时，减少了对环境的影响，使粉煤灰的大规模处理和资源化利用成为可能。附图说明图1是显示了本专利技术提供的粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法的工艺流程图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。例如，如图1所示，本专利技术提供了一种粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)在粉煤灰酸法提铝的条件下，将粉煤灰置于酸性溶液中，得到铝盐溶液和第一提铝残渣；(2)对步骤(1)中得到的第一提铝残渣进行水洗，直至第一提铝残渣的电导率为0.5-5mS/cm，得到低酸残渣和高酸洗水；对得到的低酸残渣进行二次水洗，得到除酸后的第一提铝残渣；(3)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将步骤(2)中得到的除酸后的第一提铝残渣置于碱性溶液中，得到硅酸钠溶液和提硅残渣；(4)在粉煤灰碱法提铝的条件下，将步骤(3)中得到的提硅残渣按配方进行混合、焙烧，经浸取和固液分离得到铝酸钠溶液和第二提铝残渣；(5)对步骤(4)中得到的第二提铝残渣进行水洗，直至第二提铝残渣的电导率为0.5-5mS/cm，得到低碱残渣和高碱洗水；对得到的低碱残渣进行二次水洗，得到除碱后的第二提铝残渣和低碱洗水；所述低碱洗水用于步骤步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。本专利技术中，步骤(1)中，所述粉煤灰酸法提铝的方法为各种使用酸性介质从粉煤灰中提取和制备铝基产品的方法，可以根据需要选择本领域常用的方法，例如，盐酸法、硫酸法、硝酸法或硫酸铵法等。因此，步骤(1)中提取和制备铝基产品的条件可以根据所选择的具体方法，选择本领域技术人员公知的常规条件。例如，以盐酸法为例，可以将粉煤灰置于盐酸溶液中进行浸溶反应，盐酸溶液的浓度可以为20-37重量％，优选为20-30重量％，所述粉煤灰与盐酸的比例可以为本领域公知的范围，例如，盐酸溶液中HCl...

【技术保护点】
一种粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)在粉煤灰酸法提铝的条件下，将粉煤灰置于酸性溶液中，得到铝盐溶液和第一提铝残渣；(2)对步骤(1)中得到的第一提铝残渣进行水洗，直至第一提铝残渣的电导率为0.5‑5mS/cm，得到低酸残渣和高酸洗水；对得到的低酸残渣进行二次水洗，得到除酸后的第一提铝残渣；(3)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将步骤(2)中得到的除酸后的第一提铝残渣置于碱性溶液中，得到硅酸钠溶液和提硅残渣；(4)在粉煤灰碱法提铝的条件下，将步骤(3)中得到的提硅残渣按配方进行混合、焙烧，经浸取和固液分离得到铝酸钠溶液和第二提铝残渣；(5)对步骤(4)中得到的第二提铝残渣进行水洗，直至第二提铝残渣的电导率为0.5‑5mS/cm，得到低碱残渣和高碱洗水；对得到的低碱残渣进行二次水洗，得到除碱后的第二提铝残渣和低碱洗水；所述低碱洗水用于步骤步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰酸碱联合提取和制备铝基产品和硅基产品的方法，其中，
该方法包括以下步骤：
(1)在粉煤灰酸法提铝的条件下，将粉煤灰置于酸性溶液中，得到铝
盐溶液和第一提铝残渣；
(2)对步骤(1)中得到的第一提铝残渣进行水洗，直至第一提铝残渣
的电导率为0.5-5mS/cm，得到低酸残渣和高酸洗水；对得到的低酸残渣进行
二次水洗，得到除酸后的第一提铝残渣；
(3)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将步骤(2)中得到的除酸后的第一
提铝残渣置于碱性溶液中，得到硅酸钠溶液和提硅残渣；
(4)在粉煤灰碱法提铝的条件下，将步骤(3)中得到的提硅残渣按配
方进行混合、焙烧，经浸取和固液分离得到铝酸钠溶液和第二提铝残渣；
(5)对步骤(4)中得到的第二提铝残渣进行水洗，直至第二提铝残渣
的电导率为0.5-5mS/cm，得到低碱残渣和高碱洗水；对得到的低碱残渣进行
二次水洗，得到除碱后的第二提铝残渣和低碱洗水；所述低碱洗水用于步骤
步骤(2)中对低酸残渣进行二次水洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉煤灰酸法提铝的方法为
盐酸法、硫酸法、硝酸法或硫酸铵法。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，所述粉煤灰碱法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利军，孙琦，王宝冬，王晓欢，肖永丰，刘晓婷，禹耕之，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11