一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法技术

本发明专利技术提供一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法，能克服现有技术中用硫酸活化粉煤灰时无法采用流态化装置的不足。本发明专利技术提供的粉煤灰活化提取氧化铝的方法，包括如下步骤：1)将粉煤灰与质量浓度50‑98％优选70～98％的硫酸溶液混合均匀，在250～350℃下焙烧固化10min～60min，之后冷却并造粒，得到颗粒；2)对步骤1)所得颗粒进行两段式流态化焙烧；3)向步骤2)得到的产物中加入盐酸溶液搅拌均匀，在100～200℃保持1～15h，之后固液分离得到氯化铝溶液；4)将步骤3)得到的所述氯化铝溶液中的铝盐转化为氧化铝。

A method of activated extraction of alumina from fly ash

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法
本专利技术涉及一种煤粉炉粉煤灰活化提取氧化铝的方法。
技术介绍
煤粉炉粉煤灰是煤经高温燃烧(1300-1400℃)后迅速冷却而成，主要成分有氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化铝等。高铝煤粉炉粉煤灰中氧化铝含量可达50％左右。物相主要由莫来石、石英、玻璃体等惰性物质组成，颗粒呈规则的球形，结构紧密，活性较差，很难用酸溶或碱溶的方法直接加以提取利用，需要通过物理/化学方法将粉煤灰中的惰性物质预处理后再进行氧化铝提取。近年来，为了解决我国铝土矿资源匮乏、粉煤灰污染环境等问题，粉煤灰高值化利用成为国内各大院校及科研机构的研究热点。钱永康等的专利申请CN201410429766.1公开了《一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法及装置》，该方法包括造粒、干燥、焙烧活化、物料冷却步骤：粉煤灰与硫酸铵进行掺混配比后进入造粒机，经过挤压成型，形成粉煤灰-硫酸铵颗粒；造粒形成的固体颗粒进入干燥床，与来自焙烧炉的高温烟气进行热交换，实现高温热量的回收利用；干燥后的颗粒输送至焙烧炉；反应完成的固体颗粒输送至冷却床进行冷却；采用冷空气对颗粒进行冷却，换热后的空气进入焙烧炉提供助燃空气，同步完成热量的回收利用过程。该方法以硫酸铝铵为中间物质，采用合适的焙烧温度破坏粉煤灰的Al-Si键，使得氧化铝热活化，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝的目的。徐涛等的专利申请CN201710197423.0公开了《一种酸法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的工艺方法》，该方法涉及一种酸法提取煤粉炉粉煤灰中氧化铝的工艺方法，向煤粉炉粉煤灰中加入硫酸铵活化后进行高温煅烧得到活化后粉煤灰熟料，加入盐酸加热溶出后，得到氯化铝溶出液；向溶出液通入氯化氢气体进行结晶，固液分离-洗涤得到高纯度六水氯化铝晶体和废酸液，晶体煅烧生成冶金级氧化铝。废酸加入氯化钙或氯化镁等无机盐氯化物，加热萃取蒸馏回收盐酸和氯化氢气体，回用于溶出和结晶工序，焙烧-煅烧活化时产生尾气经吸收-结晶生成硫酸铵，实现物料循环利用。CN201610464185.0郭昭华公开了《一种利用两段式酸反应法提取氧化铝的方法》，该方法涉及一种利用两段式酸反应法提取氧化铝的方法。采用浓硫酸为活化剂，经过低温焙烧，中温分解，得到活性硅铝物料，再采用“一步酸溶法”低温酸溶提取其中的氧化铝组分。上述从粉煤灰中提取氧化铝的方法，主要涉及硫酸铵的流态化活化和硫酸的静态活化方法。采用硫酸活化粉煤灰过程中，初始配料为料浆状，无法直接使用硫酸铵活化粉煤灰的流态化焙烧装置，只能采用传统隧道窑焙烧装置。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中用硫酸活化粉煤灰时无法采用流态化装置的不足，提供了一种能利用硫酸进行流态化焙烧活化粉煤灰的新方法。本专利技术为达到其目的，所采取的技术方案如下：本专利技术提供一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法，包括如下步骤：1)将粉煤灰与质量浓度50-98％优选70～98％的硫酸溶液混合均匀，在250～350℃下焙烧固化10min～60min，之后冷却并造粒，得到粒径为1～10mm的颗粒；一些实施方案中，步骤1)中，所述硫酸溶液的用量为粉煤灰中的氧化物转化为硫酸盐所需硫酸的理论量的1～2倍优选1～1.5倍，或这些氧化物和硫酸摩尔比为1～2倍优选1～1.5倍；所述氧化物指所述粉煤灰中能与硫酸反应生成硫酸盐的氧化物。本专利技术采用硫酸在步骤1)固化造粒，而后先进行低温煅烧，其目的在于活化粉煤灰中氧化铝，生成硫酸铝；其反应机理和采用硫酸铵的工艺不同。2)对步骤1)所得颗粒进行两段式流态化焙烧，在低温段于200～350℃进行低温焙烧30s～2h，之后在高温段于700～900℃进行高温焙烧(分解)30s～2h；一些优选的实施方案中，步骤2)中，在280～320℃下进行所述低温焙烧20min～60min，在800～900℃下进行所述高温焙烧(分解)20min～60min。若不在本专利技术的低温活化时间和温度范围内焙烧，粉煤灰中以莫来石形式存在的氧化铝较难转变为硫酸铝，活化效果差；若不在本专利技术的高温分解时间和温度范围内焙烧，形成的硫酸铝难以分解为活性氧化铝，导致硫酸回用率低，且焙烧残余的大部分硫酸根会进入盐酸溶解液中。3)向步骤2)得到的产物中加入质量浓度20～36％的盐酸溶液，搅拌均匀，在100～200℃保持1～15h，之后固液分离得到氯化铝溶液；4)将步骤3)得到的所述氯化铝溶液溶液中的铝盐转化为氧化铝。文中所涉及的硫酸溶液、盐酸溶液若未特别说明，均指硫酸或盐酸的水溶液。本专利技术首先采用粉煤灰和50-98％优选70～98％的硫酸溶液混合，在250～350℃下焙烧固化10min～60min，采用这样的固化工艺条件，使得后续能顺利造粒，经造粒得到的颗粒能在两段式流态化焙烧设备中进行焙烧活化，解决了现有技术中由于硫酸和粉煤灰形成料浆而只能静态焙烧活化的弊端。采用硫酸以两段式流态化焙烧提取粉煤灰中氧化铝，相比于焙烧能耗高和焙烧时间长的静态焙烧而言，不仅大幅缩短焙烧时间而且降低能耗，且能达到良好的氧化铝溶出率。一些实施方案中，步骤1)中，所述粉煤灰为煤粉炉粉煤灰。粉煤灰中能与硫酸反应生成硫酸盐的氧化物包括氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化钾和氧化钠等中的一种或多种。一些实施方案中，步骤3)中，所述盐酸溶液的用量，为所述步骤2)得到的产物中氧化铝转化为氯化铝所需的盐酸的理论量的0.8-1.5倍。一些实施方案中，步骤1)中，所述焙烧固化在马弗炉中进行；将焙烧固化过程中产生的二氧化硫和/或三氧化硫气体进行酸吸收制备硫酸，可用于工艺中所需的硫酸。酸吸收具体可采用本领域现有工艺进行，例如参照文献《两转两吸转化工艺流程的选择及参数的确定》。一些实施方案中，所述造粒采用挤压造粒。一些实施方案中，步骤2)所述两段式流态化焙烧在流态化焙烧炉中进行。一些优选的实施方案中，步骤2)中，所述颗粒在所述低温段与来自所述高温段的烟气进行热交换，实现高温热量的回收利用。具体的，颗粒在低温段活化后，进入焙烧炉高温段，分解完成后进入冷却床冷却；然后进入后续步骤。本专利技术方法的步骤4)，采用本领域现有方法即可实现步骤3)得到的所述氯化铝溶液中的铝盐转化为氧化铝，例如通过通入氯化氢气体进行一次或两次盐析，而后焙烧；或预先除钙除铁等杂质，然后蒸发结晶再焙烧等；此为现有技术，不作赘述。氯化铝结晶焙烧产生的氯化氢其他可再次回用，用于配制步骤3)所用的盐酸溶液或用于盐析。本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：本专利技术的方法克服了现有技术中用硫酸活化粉煤灰时无法采用流态化装置的不足。本专利技术首先采用粉煤灰和50-98％优选70～98％的硫酸溶液混合，在优选的温度下(250～350℃)焙烧固化10min～60min并造粒，得到的颗粒能在两段式流态化焙烧设备中进行焙烧活化，按照优选的低温段焙烧条件和高温段焙烧条件，达到较佳的焙烧活化效果。解决了现有技术中由于硫酸和粉煤灰形成料浆而只能静态焙烧活化的弊端。采用硫酸以两段式流态化焙烧提取粉煤灰中氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)将粉煤灰与质量浓度50-98％优选70～98％的硫酸溶液混合均匀，在250～350℃下焙烧固化10min～60min，之后冷却并造粒，得到粒径为1～10mm的颗粒；/n2)对步骤1)所得颗粒进行两段式流态化焙烧，在低温段于200～350℃进行低温焙烧30s～2h，之后在高温段于700～900℃进行高温焙烧30s～2h；/n3)向步骤2)得到的产物中加入质量浓度20～36％的盐酸溶液，搅拌均匀，在100～200℃保持1～15h，之后固液分离得到氯化铝溶液；/n4)将步骤3)得到的所述氯化铝溶液中的铝盐转化为氧化铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰活化提取氧化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将粉煤灰与质量浓度50-98％优选70～98％的硫酸溶液混合均匀，在250～350℃下焙烧固化10min～60min，之后冷却并造粒，得到粒径为1～10mm的颗粒；
2)对步骤1)所得颗粒进行两段式流态化焙烧，在低温段于200～350℃进行低温焙烧30s～2h，之后在高温段于700～900℃进行高温焙烧30s～2h；
3)向步骤2)得到的产物中加入质量浓度20～36％的盐酸溶液，搅拌均匀，在100～200℃保持1～15h，之后固液分离得到氯化铝溶液；
4)将步骤3)得到的所述氯化铝溶液中的铝盐转化为氧化铝。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述粉煤灰为煤粉炉粉煤灰。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述硫酸溶液的用量为粉煤灰中的氧化物转化为硫酸盐所需硫酸的理论量的1～2倍，所述氧化物指所述粉煤灰中能与硫酸反应生成硫酸盐的氧化物。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化物包...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昭华，高志娟，王永旺，陈东，张云峰，白健，张小东，王凯，赵建强，王丽萍，
申请(专利权)人：神华准能资源综合开发有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15