一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法技术

本发明专利技术提供一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，包括如下步骤：将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅反应，得到粉煤灰滤饼和脱硅液；将粉煤灰滤饼与种分母液混合进行拜耳法溶出反应，得到拜耳法溶出渣和拜耳法溶出液；将拜耳法溶出渣与石灰石混合得混合物料，烧结所述混合物料得熟料；将熟料与调整液混合进行溶出，得烧结法溶出液；加热部分烧结法溶出液与脱硅液的混合浆液，得4A沸石分子筛；将剩余烧结法溶出液与拜耳法溶出液混合进行脱硅反应，得铝酸钠精液；将铝酸钠精液进行种分分解得氧化铝。该方法不仅能够以低能耗低成本实现氧化铝的高收率提取，还能够同时联产附加值较高的4A沸石分子筛。

【技术实现步骤摘要】
一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法
本专利技术涉及一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，属于粉煤灰资源化利用

技术介绍
高铝粉煤灰的主要化学成分是氧化铝和氧化硅，是火力发电厂燃煤后产生的一种固体废弃物，如不加以利用会对人体健康和环境造成长期的巨大损害。随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物提取氧化铝越来越受到人们的重视。由于特殊的地质背景，鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中富含一水软铝石和高岭石等矿物，燃烧后所产生的粉煤灰中氧化铝含量高达50％左右，与中等品位铝土矿中氧化铝含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。据统计，内蒙古中西部地区高铝粉煤灰的潜在储量高达150亿吨。因此综合开发利用这些高铝粉煤灰资源中的铝硅元素，不仅可以保障我国铝工业的战略安全，还有利于当地的环境保护和发展具有重要战略意义的循环经济产业。近几年来，我国各大院校和科研单位积极开展了高铝粉煤灰提取氧化铝新工艺的研究，其主要工艺可分为：预脱硅-碱石灰烧结法、酸法、硫酸铵烧结法、石灰石烧结法等，具有代表性的方法是预脱硅-碱石灰烧结法和石灰石烧结法，石灰石烧结法存在渣相流量大、能耗高等缺点；预脱硅-碱石灰烧结法是目前唯一实现工业化生产的工艺方法，但该工艺却存在工艺流程长、烧结能耗较高的问题。因此，开发一种能耗低，流程合理，适宜工业化生产的工艺方法是目前高铝粉煤灰资源化利用中急需解决的问题。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，该方法不仅能够以低能耗低成本实现氧化铝的高收率提取，还能够同时联产附加值较高的4A沸石分子筛，因此能够防范应用于工业化生产中。本专利技术提供一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，包括如下步骤：1)预脱硅：将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅反应，随后进行固液分离得到粉煤灰滤饼和脱硅液；2)拜耳法溶出：将所述粉煤灰滤饼与种分母液混合进行拜耳法溶出反应，得到拜耳法溶出渣和拜耳法溶出液，其中，所述拜耳法溶出反应的反应温度为120～180℃、反应时间为0.5～6h；3)熟料溶出：将所述拜耳法溶出渣与石灰石混合得混合物料，利用半干法烧结所述混合物料得熟料；将所述熟料与调整液混合进行溶出，得烧结法溶出液；4)4A沸石分子筛制备：加热部分所述烧结法溶出液与所述脱硅液的混合浆液使发生低温水热合成反应，随后过滤，得4A沸石分子筛；5)常压脱硅：将剩余所述烧结法溶出液与所述拜耳法溶出液混合并在常压下进行脱硅反应，得铝酸钠精液；6)种分焙烧：将所述铝酸钠精液进行种分、过滤，得氢氧化铝，焙烧所述氢氧化铝，得氧化铝。其中，步骤4)中的部分烧结法溶出液与步骤6)中的剩余烧结法溶出液之和为步骤3)中得到的烧结法溶出液，本专利技术对部分烧结法溶出液与剩余烧结法溶出液之间的比例不限制，可以根据4A沸石分子筛和氧化铝的实际质量确定。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤1)中，所述高铝粉煤灰的粒径为8～20μm，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为5～25％，所述高铝粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1：0.3～0.7；所述预脱硅反应的反应温度为60～95℃、反应时间为1～6h；所述脱硅液包括：50～80g/L二氧化硅，60～120g/L氧化钠，0.3～3g/L氧化铝，0.5～17.1g/L碳酸钠。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤2)中，所述种分母液包括：40～140g/L氧化铝，120～240g/L氧化钠，5～20g/L碳酸钠；所述粉煤灰滤饼与所述种分母液质量比为1：2.5～5；所述拜耳法溶出液包括：140～180g/L氧化铝，160～200g/L氧化钠，0.2～1.5g/L二氧化硅，5～20g/L碳酸钠；所述拜耳法溶出渣包括Na2O与Al2O3、Fe2O3，且Na2O与Al2O3、Fe2O3的摩尔比为：Na2O/(Al2O3+Fe2O3)＝0.8～1.1。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤3)中，所述混合物料中，CaO与SiO2的摩尔比为1.8～2.2，CaO与TiO2的摩尔比为0.9～1.1；所述半干法烧结的温度为1150～1350℃、时间为0.5～4h；所述调整液包括：30～50g/L氧化铝，25～40g/L氧化钠，15～30g/L碳酸钠；所述调整液与所述熟料的液固比为2.5～4.5ml/g，所述溶出的温度为70～95℃、时间为0.25～3h；所述烧结法溶出液包括：70～110g/L氧化铝，50～90g/L氧化钠，10～25g/L碳酸钠，1.5～5g/L二氧化硅。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤4)中，控制所述混合浆液中的二氧化硅与氧化铝摩尔比为1.8～2.2；所述低温水热合成反应包括：搅拌下将所述混合浆液升温至45～50℃，停止搅拌，进行第一晶化反应0.5～1.0h；随后开启搅拌5分钟后继续升温至65～70℃，停止搅拌进行第二晶化反应0.5～1.0h；随后开启搅拌5分钟后继续升温至80～90℃，停止搅拌进行第三晶化反应1.0～2.0h；所述第三晶化反应结束后，过滤并对滤饼进行洗涤干燥，得所述4A沸石分子筛。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤5)中，所述拜耳法溶出液与所述烧结法溶出液体积比为0.85～1.15；所述脱硅反应的反应温度为85～100℃、反应时间1.5～6h；所述铝酸钠精液包括：90～140g/L氧化铝，90～150g/L氧化钠，5～20g/L碳酸钠，0.2～1.0g/L二氧化硅；且所述铝酸钠精液的硅量指数为270～420。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤6)中，所述种分的温度为40～70℃、时间为20～30h。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤1)中，所述氢氧化钠溶液来自于步骤4)中所述过滤后的滤液。也就是说，步骤4)中过滤得到的滤液为氢氧化钠溶液，将该滤液蒸发浓缩至限定浓度后可以直接将其作为步骤1)中的氢氧化钠溶液使用。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤2)中，所述种分母液来自于步骤6)中所述过滤后的滤液。也就是说，步骤6)中过滤得到的滤液为可以回收循环利用，具体地，将该滤液蒸发浓缩至限定浓度后可以直接将其作为步骤2)中的种分母液使用。如上所述的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其中，步骤3)中，所述拜耳法溶出渣和石灰石的粒度为不超过120目。具体地，可以采用球磨机与分级机对拜耳法溶出渣和石灰石进行研磨分级。本专利技术的生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法以高铝粉煤灰为原料，与现有的直接从粉煤灰中提取氧化铝技术相比，本专利技术具有以下优点：1、采用了低温拜耳法溶出，将高铝粉煤灰中的高铝硅比的莫来石相在低温拜耳法条件下分解反应生成低铝硅比的方钠石相(固相)，和铝酸钠溶液(液相)，从而使拜耳法反应温度从260℃直接降低至150℃左右，不仅工艺能耗大大降低，而且设备基建成本大为减少；2、熟料溶出采用一段溶出，减少了熟料中碎工序；直接采用球磨机和分级机对拜耳法溶出渣和石灰石进行研磨分级，减少了筒形溶出器的使用；3、利用常压脱硅工序替换一二段脱硅工序，简化了脱硅工序；4、直接采用种分分解工序出产品，减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预脱硅：将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅反应，随后进行固液分离得到粉煤灰滤饼和脱硅液；2)拜耳法溶出：将所述粉煤灰滤饼与种分母液混合进行拜耳法溶出反应，得到拜耳法溶出渣和拜耳法溶出液，其中，所述拜耳法溶出反应的反应温度为120～180℃、反应时间为0.5～6h；3)熟料溶出：将所述拜耳法溶出渣与石灰石混合得混合物料，利用半干法烧结所述混合物料得熟料；将所述熟料与调整液混合进行溶出，得烧结法溶出液；4)4A沸石分子筛制备：加热部分所述烧结法溶出液与所述脱硅液的混合浆液使发生低温水热合成反应，随后过滤，得4A沸石分子筛；5)常压脱硅：将剩余所述烧结法溶出液与所述拜耳法溶出液混合并在常压下进行脱硅反应，得铝酸钠精液；6)种分焙烧：将所述铝酸钠精液进行种分、过滤，得氢氧化铝，焙烧所述氢氧化铝，得氧化铝。

【技术特征摘要】
1.一种生产氧化铝联产4A沸石分子筛的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预脱硅：将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅反应，随后进行固液分离得到粉煤灰滤饼和脱硅液；2)拜耳法溶出：将所述粉煤灰滤饼与种分母液混合进行拜耳法溶出反应，得到拜耳法溶出渣和拜耳法溶出液，其中，所述拜耳法溶出反应的反应温度为120～180℃、反应时间为0.5～6h；3)熟料溶出：将所述拜耳法溶出渣与石灰石混合得混合物料，利用半干法烧结所述混合物料得熟料；将所述熟料与调整液混合进行溶出，得烧结法溶出液；4)4A沸石分子筛制备：加热部分所述烧结法溶出液与所述脱硅液的混合浆液使发生低温水热合成反应，随后过滤，得4A沸石分子筛；5)常压脱硅：将剩余所述烧结法溶出液与所述拜耳法溶出液混合并在常压下进行脱硅反应，得铝酸钠精液；6)种分焙烧：将所述铝酸钠精液进行种分、过滤，得氢氧化铝，焙烧所述氢氧化铝，得氧化铝。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述高铝粉煤灰的粒径为8～20μm，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为5～25％，所述高铝粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1：0.3～0.7；所述预脱硅反应的反应温度为60～95℃、反应时间为1～6h；所述脱硅液包括：50～80g/L二氧化硅，60～120g/L氧化钠，0.3～3g/L氧化铝，0.5～17.1g/L碳酸钠。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述种分母液包括：40～140g/L氧化铝，120～240g/L氧化钠，5～20g/L碳酸钠；所述粉煤灰滤饼与所述种分母液质量比为1：2.5～5；所述拜耳法溶出液包括：140～180g/L氧化铝，160～200g/L氧化钠，0.2～1.5g/L二氧化硅，5～20g/L碳酸钠；所述拜耳法溶出渣包括Na2O与Al2O3、Fe2O3，且Na2O与Al2O3、Fe2O3的摩尔比为：Na2O/(Al2O3+Fe2O3)＝0.8～1.1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪景南，孙俊民，高志军，朱应宝，胡剑，陈雄兵，许学斌，王勇，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15