利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱工艺方法技术

利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱工艺方法。属于铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法。针对现有方法仅利用粉煤灰中的氧化铝组分，提取率也仅６０－８５％；弃用主要组分二氧化硅；耗能高，成本高；主要组分弃用和多次水洗涤而洗涤液又未加回收造成二次污染的问题，本发明专利技术运用纯碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融－烧碱碱熔－碳化－水解，实现同时提取９５％的氧化铝和９０％的二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及纯碱。工艺流程简洁，产品生产周期短；原料纯碱、烟道气中的二氧化碳、余热及洗涤液的回收循环利用，使生产成本大幅度降低。产品适用于造纸、油墨、印染、医药、洗涤剂等行业；延伸开发的产品还可以用于石化、橡塑等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用铝硅酸盐矿物的化工开发利用的方法，特别是一种利 用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱的工艺方法。
技术介绍
据边炳鑫、解强、赵有才在《煤系固体废物资源化技术》(化学工业出版 社2005年5月第一版)一书中称2000年全国粉煤灰排出量1. 6亿吨，占地50万亩，加上 历年库存的11亿吨粉煤灰，2000年全国粉煤灰积存总量达到12. 5亿吨。由于火力发电量 的增加，截止到2006年底，全国累计积存的粉煤灰已将近20亿吨。粉煤灰的基本组成是铝 硅酸盐，主要是氧化铝和二氧化硅，两组分合计约占75-92%，其中氧化铝约占23-38%，二 氧化硅一般占50%以上，另含少量铁、钙、镁等元素的氧化物，各组分的含量因煤的产地而 异。从工业废弃物粉煤灰中提取化工产品，变废为宝，改善环境，是世界各国、更是我国的重 要产业政策。孙雅珍等人在CN1095689. 1994及陈建林在1994年第4期《环境导报》第14页刊 文(对比文献1)提出用50-60%的硫酸浸泡粉煤灰12-14小时，在100°C加热2_4小时，趁 热过滤，反复洗涤滤饼至中性，弃去滤饼，将滤液加热浓缩至15-20波美度再冷却结晶，抽 滤得到硫酸铝晶体。此对比文献1采用酸浸粉煤灰工艺得到硫酸铝产品，氧化铝的提取率 只有60-65 %，而粉煤灰中的另一种更主要的组分二氧化硅却没有被利用，技术的经济价值 不高。谢英在1992年第3期《粉煤灰综合利用》第54页刊文(对比文献2)提出将粉煤 灰与烧碱溶液混合搅拌并加热至沸腾，再保温搅拌一段时间，过滤，弃去滤饼，将滤液加水 或通入二氧化碳、加碳酸铵，得到氢氧化铝沉淀，再经过滤、将滤饼烘干得到氢氧化铝。此对 比文献2采用的湿法工艺，氧化铝的提取率也只有70%左右，粉煤灰中另一更主要的组分 二氧化硅也没有被利用。韩怀强、蒋挺大在《粉煤灰利用技术》(化学工业出版社2001年1月第一版)(对 比文献3)第177-179页提出用石灰烧结法，将粉煤灰与石灰石粉混合后在1320-1400°C烧 成，使氧化铝转化成铝酸钠和铝酸钙，经熟料自粉化、碳酸钠溶出、石灰乳脱硅弃渣、二氧化 碳气体碳化，提取氢氧化铝，再将氢氧化铝在1200°C煅烧，得到氧化铝。脱硅时弃去的废渣 用于生产水泥。刘小波在1999年第2期《环境科学学报》第210-213页提出石灰烧结法工 艺合理的氧化铝提取率为80-85%。此对比文献3采用石灰烧结法，粉煤灰原料中氧化铝的 提取率有了较大提高，但也只能达到85% ；同时，粉煤灰中另一更主要组分二氧化硅仍然没 有被高附加值利用，只是作为废渣用于生产水泥，二氧化硅组分的经济价值未得到充分利 用。综上所述，对比文献1、2、3存在下列不足1、均只对粉煤灰中的氧化铝组分进行利用，对氧化铝的提取率也只能达到 60-85%，因此资源的利用率都较低，只相当于利用了粉煤灰原料总量的20-30%左右；当 原料粉煤灰中氧化铝含量较低时，原料粉煤灰将不能利用。 2、对粉煤灰中的另一更主要的组分二氧化硅，对比文献1、2中予以弃用，对比文献3中只是作为废渣用于生产低价值的水泥，二氧化硅组分没有得到高附加值利用。3、在利用粉煤灰过程中均出现了因为能耗高，产品生产周期长，加之粉煤灰原料 利用率较低，使得单位产量产品的成本增加，生产成本难以降低的问题。4、生产工艺中都需要多次用水洗涤，而洗涤液又未能加以回收利用，不仅耗费了 大量可贵的水资源，加上对比文献1、2中粉煤灰的主要成分二氧化硅的弃用，均造成 对环 境的二次污染。由此可见，研究一种资源利用率高、资源利用附加值高、生产成本低、生产过程没 有二次污染的粉煤灰开发利用方法是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，开发一种资源利用率高、资源利 用附加值高、生产成本低、生产过程又没有二次污染的粉煤灰开发利用方法，特别是一种利 用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱的工艺方法。本专利技术的目的是这样实现的一种利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱的工 艺方法，特征在于运用纯碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融_烧碱碱熔_碳 化_水解，实现同时提取粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及纯碱。附图说明图1为本专利技术的工艺原理示意图，图2为本专利技术具体实施的生产流程示 意图。如图1中所示1、纯碱碱融将粉煤灰-纯碱混合料粉加热进行碱融处理，得到熔融体熟料。熔融 体熟料输入下道水淬工序。2、水淬将纯碱碱融处理得到的熔融体熟料趁高温迅速进行水淬，得到固体细粒 料。固体细粒料输入下道湿磨工序。3、湿磨将水淬得到的固体细粒料进行湿磨，得到浓稠浆料。浓稠浆料输入下道浆 料溶解工序。4、浆料溶解将湿磨得到的浓浆料进行稀释、溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤 液。滤饼输入下道烧碱碱熔工序，滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝。5、烧碱碱熔将浆料溶解得到的滤饼，加入烧碱溶液，加热进行碱熔处理，得到干 粉。干粉输入下道干粉溶解工序。6、干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。 滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝。7、氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解 进入溶液。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化 工序生产粗氢氧化铝。8、第一碳化将前面浆料溶解、干粉溶解及氢氧化铝溶出三道工序得到的滤液合 并，进行稀释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理。第一碳化结束后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序。9、滤饼溶解将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓 滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序。10、脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石 灰并搅拌加热，进行脱硅处理。脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液。脱硅渣含 有氧化铝和二氧化硅，直接输入前道烧碱碱熔工序，与浆料溶解工序得到的滤饼一起，重新 进行烧碱碱熔处理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝。11、稀释水解将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解。水解结束后，过滤，得到滤 饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶 液，输入下道滤液浓缩工序。12、滤液浓缩将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输入前 道滤饼溶解工序。13、第二碳化将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理。 第二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入 下道滤液蒸发工序。14、滤液蒸发将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液。浓溶 液输入下道冷却结晶工序。15、冷却结晶将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶。结晶后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼为碳酸氢钠，输入下道滤饼干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾 气喷淋工序。16、滤饼干燥将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品纯碱粉和含碳酸钠 粉尘的尾气。尾气输入后道尾气喷淋工序。17、尾气喷淋将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸及纯碱的工艺方法，特征在于运用纯碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融－烧碱碱熔－碳化－水解，实现同时提取粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及纯碱：（１）纯碱碱融：将粉煤灰－纯碱混合料粉加热进行碱融处理，得到熔融体熟料；熔融体熟料输入下道水淬工序；（２）水淬：将纯碱碱融处理得到的熔融体熟料趁高温迅速进行水淬，得到固体细粒料；固体细粒料输入下道湿磨工序；（３）湿磨：将水淬得到的固体细粒料进行湿磨，得到浓稠浆料；浓稠浆料输入下道浆料冷却、结晶；结晶后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼为碳酸氢钠，输入下道滤饼干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷淋工序；（１６）滤饼干燥：将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品纯碱粉和含碳酸钠粉尘的尾气；尾气输入后道尾气喷淋工序；（１７）尾气喷淋：将冷却结晶得到的滤液用来对上道滤饼干燥工序的含碳酸钠粉尘的尾气进行喷淋，得到净化后的尾气和喷淋液；喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，直接输入下道配料干燥工序用于配料、干燥；净化后的尾气直接排放；（１８）配料干燥：将尾气喷淋得到的喷淋液与粉煤灰混合，得到混合浆料；将混合浆料进行干燥，碳酸氢钠释放出二氧化碳气体，并分解成为碳酸钠，得到粉煤灰－纯碱混合料粉，用于下一批的纯碱碱融，实现纯碱循环。溶解工序；（４）浆料溶解：将湿磨得到的浓浆料进行稀释、溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入下道烧碱碱熔工序，滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝；（５）烧碱碱熔：将浆料溶解得到的滤饼，加入烧碱溶液，加热进行碱熔处理，得到干粉；干粉输入下道干粉溶解工序；（６）干粉溶解：将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝；（７）氢氧化铝溶出：将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解进入溶液；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化工序生产粗氢氧化铝；（８）第一碳化：将前面浆料溶解、干粉溶解及氢氧化铝溶出三道工序得到的滤液合并，进行稀释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理；第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序；（９）滤饼溶解：将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆玲，
申请(专利权)人：刘庆玲，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]