一种利用高铝粉煤灰生产磷酸铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用高铝粉煤灰生产磷酸铝的方法，该方法以高铝粉煤灰为原料，通过粉煤灰活化、酸浸取、氨水中和等步骤，制得纯度＞99.0%的磷酸铝；本发明专利技术方法是对固体废弃物粉煤灰的高附加值和高效率利用，制备得到的磷酸铝可用作助熔剂、陶瓷或牙齿的黏合剂、防火涂料添加剂等，还能被制成磷酸铝分子筛应用于催化、分离、吸附、电化学等领域；本发明专利技术具有生产流程简单可靠、原料成本低廉以及在不对粉煤灰进行除杂处理的情况下生产高纯度磷酸铝等优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高铝粉煤灰生产磷酸铝的方法


[0001]本专利技术属于高铝粉煤灰资源化利用以及解决粉煤灰对环境的污染、缓解铝土矿资源短缺
，具体涉及一种从高铝粉煤灰中高效生产高纯磷酸铝的方法。

技术介绍

[0002]长期以来，煤炭支撑着我国经济社会发展。煤炭的高占比利用，使得煤炭燃烧产生的粉煤灰固体废弃物排放量巨大。粉煤灰排放量与利用率的不对等，造成了粉煤灰堆放量急剧增加，不仅占用了宝贵的土地资源，还对环境和人体健康造成了威胁。高铝粉煤灰中Al2O3含量高达40～50%，属于开发利用价值很高的非铝土矿型铝资源。提高高铝粉煤灰利用率，不仅对解决粉煤灰带来的环境问题具有重要作用，而且对缓解我国铝资源紧张具有重要意义。
[0003]粉煤灰中含有丰富的化学元素，除含有铝、硅、铁、钙、碳等常见元素外，还含有镓、锗、钒等15种稀土贵金属元素。丰富的化学元素含量使得粉煤灰成为“废中之宝”，但也为提取纯净的单一元素带来了困难。高铝粉煤灰虽作为非铝土矿型铝资源，但由于铁、钙等元素化学性质活泼且铝元素属于两性元素，在开发提取铝资源过程中，铝元素很难与铁、钙等元素分开，难于得到纯净的铝资源。目前很多提取单一铝资源的方法步骤繁多复杂，提取条件苛刻，不易操作，难于实现规模化生产。
[0004]磷酸铝是一种用途广泛的材料，在建材、耐火材料、化工等方面有着良好的应用前景。采用高铝粉煤灰固体废弃物作为原料生产高纯磷酸铝可以大幅度降低工业生产成本，还能解决粉煤灰堆积带来的环境污染和人体健康问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种成本低廉、工艺简单、能耗低、纯度高的利用高铝粉煤灰生产磷酸铝的方法。
[0006]本专利技术从高铝粉煤灰中高效提取高纯磷酸铝的方法如下:（1）将高铝粉煤灰与活化剂混合均匀，在700~900℃下保温60~180min后，冷却至室温，研磨成粉，得到粉煤灰活化物；所述活化剂为碳酸钠，高铝粉煤灰和活化剂的质量比为1:1~2；高铝粉煤灰中的铝资源多以莫来石相存在，莫来石相更加稳定，不易与酸碱反应，故采用高温熔融法将莫来石相转化为化学性质活泼的硅铝酸盐和偏铝酸盐；（2）将步骤（1）粉煤灰活化物与3~6mol/L磷酸溶液混合后，采用冷凝回流装置在60~100℃、油浴条件下搅拌2~6h，趁热直接进行真空抽滤，收集滤液；所述粉煤灰活化物与磷酸溶液的固液比g:mL为1:5~20；使用磷酸溶液是因为磷酸铁、磷酸钙等杂质都难溶于水，磷酸与粉煤灰中的氧化铁产生的磷酸铁或磷酸钙会附在氧化铁和氧化钙的表面上阻止进一步反应，是生产高纯磷酸铝的关键步骤；FePO4、Ca3(PO4)2等不溶物质不能继续与磷酸反应，通过过滤即可除去。磷酸铝在
一定条件下能够与磷酸继续发生反应，生成的Al(H2PO4)3易溶于水，收集滤液，即得到纯净的铝盐溶液。
[0007]（3）将氨水缓慢加入到步骤（2）滤液，调节滤液pH为6~10，出现白色沉淀，真空过滤，蒸馏水洗涤至中性，白色滤饼干燥，即得磷酸铝。
[0008]真空抽滤须趁热直接进行，不能冷却，冷却到室温过滤，可能造成磷酸铝纯度降低。
[0009]所述氨水浓度为3
‑
6mol/L。
[0010]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术使用的原料为粉煤灰固体废弃物，生产成本低廉；生产过程不需要除杂工序，生产工艺简单，设备投资少、流程更短，操作更方便；生产的磷酸铝纯度高达99.6%，在建材、耐火材料、化工等方面有着良好的应用前景。
具体实施方式
[0011]下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容；下述实施例中所采用的高铝粉煤灰来自内蒙古某火力发电厂，其化学组成成分和主要物相组成如表1所示；表1高铝粉煤灰成分表；实施例1：1、按质量比1:1.2的比例，将10g高铝粉煤灰与碳酸钠在坩埚中均匀混合，置于马弗炉内，在800℃下保温90min，冷却至室温，研磨成粉，得到8.7g活化粉煤灰；2、按固液比g:mL为1:10的比例，将5mol/L磷酸溶液与活化粉煤灰混合，在90℃下，使用冷凝回流装置油浴搅拌反应2h，趁热直接进行真空抽滤，收集滤液；3、将浓度5mol/L的氨水缓慢加入到滤液中，调节滤液pH=7，得到白色沉淀，真空抽滤、蒸馏水洗涤至中性，干燥，得到5.5g磷酸铝，采用X射线荧光光谱分析仪测定纯度达99.0%。
[0012]实施例2：1、按质量比1:1的比例，将10g高铝粉煤灰与碳酸钠在坩埚中均匀混合，置于马弗炉内，在700℃下保温100min，冷却至室温，研磨成粉，得到13.6g活化粉煤灰；2、按固液比g:mL为1:5的比例，将3mol/L磷酸溶液与活化粉煤灰混合，在60℃下，使用冷凝回流装置油浴搅拌反应5h，趁热直接进行真空抽滤，收集滤液；3、将浓度3mol/L的氨水缓慢加入到滤液中，调节滤液pH=6，得到白色沉淀，真空抽滤、蒸馏水洗涤至中性，干燥，得到2.9g磷酸铝，采用X射线荧光光谱分析仪测定纯度达99.6%。
[0013]实施例3：1、按质量比1:1.5的比例，将10g高铝粉煤灰与碳酸钠在坩埚中均匀混合，置于马
弗炉内，在900℃下保温60min，冷却至室温，研磨成粉，得到18.5g活化粉煤灰；2、按固液比g:mL为1:5的比例，将6mol/L磷酸溶液与活化粉煤灰混合，在100℃下，使用冷凝回流装置油浴搅拌反应6h，趁热直接进行真空抽滤，收集滤液；3、将浓度6mol/L的氨水缓慢加入到滤液中，调节滤液pH=8，得到白色沉淀，真空抽滤、蒸馏水洗涤至中性，干燥，得到6.1g磷酸铝，采用X射线荧光光谱分析仪测定纯度达85.6%。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高铝粉煤灰生产磷酸铝的方法，其特征在于，包括如下步骤:（1）将高铝粉煤灰与活化剂混合均匀，在700~900℃下保温60~180min后，冷却至室温，研磨成粉，得到粉煤灰活化物； （2）将步骤（1）粉煤灰活化物与3~6mol/L磷酸溶液混合后，采用冷凝回流装置在60~100℃、油浴条件下搅拌2~6h，趁热直接进行真空抽滤，收集滤液； （3）将氨水缓慢加入到步骤（2）滤液，调节滤液pH为6~10，出现白色沉淀，真...

【专利技术属性】
技术研发人员：何素芳，刘成伟，刘能生，何鑫涛，李晓英，刘雪晴，胡勃，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：