本发明专利技术公开了一种粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，包括以下步骤：粉煤灰经过机械活化、浮选除碳、磁选除铁、硫酸浸提铝、固液分离、树脂吸附除铁、低铁硫酸铝溶液浓缩、有机醇醇化洗酸、硫酸铝脱水烘干得到Ｆｅ含量低于０．２ｐｐｍ的超高纯度硫酸铝，优于ＨＧ／Ｔ２２２５－２００１《工业硫酸铝》对固体ＩＩ型一等品（低铁产品）和固体ＩＩＩ型（高铝低铁精品）、以及ＨＧ２２２７－２００４《水处理剂硫酸铝》对Ｉ类固体（饮用水用）产品的最严格技术要求。本发明专利技术工艺简单、流程短、生产过程易于控制、铝提取率高、生产成本低、产品杂质含量低、质量稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到粉煤灰的资源化和综合利用的工艺方法，具体地讲是涉及一种粉 煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，是采用一定浓度硫酸加热加压浸出硫酸铝，经固液分 离之后通入阳离子交换树脂吸附除铁，可制备出Fe含量低于0.2ppm的超高纯度硫酸铝。
技术介绍
粉煤灰是一种富含硅铝酸盐的中级品位铝矿，而且随着我国铝土资源的不断枯 竭，利用粉煤灰来提取铝具有十分广阔的应用前景。铝盐是重要的化工原料，用途非 常广泛，其中，硫酸铝和氯化铝主要用于饮用水、工业用水、废水和污水处理、造纸、 印染、鞣革，还可以用作消防材料及其木材防护剂等，氯化铝还可以用于精密铸造等行 业。采用酸浸法提取粉煤灰中的铝，常用方法有2种盐酸酸浸法提取氯化铝和 硫酸酸浸法提取硫酸铝，要获得高纯度的铝盐，关键在于铝盐溶液的提纯除铁方法的效 率，例如采用盐酸酸浸法的中国专利技术专利申请号201010161808.X公开了一种以粉煤灰 为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，其包括步骤粉煤灰粉碎、湿法磁选除铁、盐酸酸 浸反应、减压浓缩、50°C 60°C加热重结晶2 5次、固液分离、干燥得到低铁结晶氯化 铝产品，所得结晶氯化铝产品中Fe含量低于0.025%。201010161822.X公开了另外一种 以粉煤灰为原料制备低铁结晶氯化铝的方法，本专利技术提供一种以粉煤灰为原料制备低铁 结晶氯化铝的方法，其方法步骤与201010161808.X的差异在于，氯化铝粗液的提纯不是 采用重结晶，而是采用将酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱吸附除铁的方法，所得结晶氯 化铝产品的Fe含量低于2X10_5%。在前述的盐酸酸浸提取的专利申请中，由于盐酸溶 液的浓度不可能很高，一般只有20% 30%，因而需要大量消耗额外的水份，而且盐酸 容易挥发、导致氯化氢气体泄漏，此外，盐酸对金属设备具有较大的锈蚀作用，从而限 制了这种技术的推广应用。中国专利技术专利申请号94100813.4采用硫酸酸浸法提取硫酸铝，公开了一种以 粉煤灰为原料生产硫酸铝的方法，以粉煤灰为原料，加入50% 60%硫酸，浸泡12 24h，在IOCTC加热2 4h，趁热过滤，反复洗涤滤饼呈中性，将滤液合并煮沸浓缩至 15 20波美度，抽滤即得硫酸铝晶体，具有原料易得，工艺简单，成本低等特点，但 是由于原来粉煤灰没有除铁，酸浸液也没有采用有效的除铁措施，导致硫酸铝产品杂质 成分较高，产品用途受到限制。200810011311.2公开了一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方 法，包括以下步骤机械活化、硫酸加热加压浸出反应、生成碱式硫酸铝、碱式硫酸铝 液体加入硫酸、转化为硫酸铝溶液、蒸发浓缩、冷却析晶得到硫酸铝晶体，该专利技术专利 申请以提高铝的提取率为追求目标，其中涉及到形成中间体碱式硫酸铝的复杂过程，所 获得的硫酸铝晶体含有较多的杂质，难以制备出超高纯度硫酸铝产品，推广应用受限。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，具有工艺简单、 流程短、生产过程易于控制、铝提取率高、生产成本低、产品杂质含量低、质量稳定的 优点，便于推广应用。，其特征在于包括以下几个步骤(1)机械活化将粉煤灰进行机械活化；(2)浮选除碳粉煤灰加水，搅拌，浮选除去未燃净的黑；(3)磁选除铁经过磁选除去氧化铁、并得到磁铁矿粉；(4)硫酸浸提铝粉煤灰残液加浓硫酸在耐酸反应设备中行加热加压反应1 6h，反应的最高温度为200°C 240°C，压力为0.1 0.5MPa ；(5)固液分离反应降温后，在反应液内加水，加热煮沸，抽滤，得到pH值为 1 3的硫酸铝粗液；(6)树脂吸附除铁将所得硫酸铝粗液通入阳离子交换树脂柱除铁，制得低铁 硫酸铝溶液；(7)低铁硫酸铝溶液浓缩低铁硫酸铝溶液蒸发浓缩至原体积的1/10 1/20， 冷却后，得到硫酸铝浓缩液；(8)有机醇醇化洗酸在硫酸铝浓缩液中，按照有机醇与硫酸铝浓缩液的体积 比为1 1 4 1加入有机醇，充分搅拌、过滤后得到低铁硫酸铝滤饼；(9)硫酸铝脱水烘干低铁硫酸铝滤饼经烘干，得到Fe含量低于0.2ppm的超高 纯度硫酸铝。前述，其特征在于步骤(1)的机械活化是采 用粉磨设备进行磨细，粉磨时间为0.5 6h;步骤(2)中按照粉煤灰与水的质量比为1 1 1 3加水；步骤(4)中，硫酸在粉煤灰混合溶液的质量浓度是30% 95%，粉煤灰与硫酸 溶液的固液比是1 1 1 15质量比，加热加压反应时间是1 6h ；步骤(5)中，反应降温后，按照粉煤灰与水的质量比为1 10 1 20加水；步骤(7)中，低铁硫酸铝溶液的蒸发浓缩温度是90°C 130°C°C ；步骤(8)中，按照有机醇与低铁硫酸铝浓缩液的体积比为1/10 1/20加入有 机醇，充分搅拌；所采用的有机醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇的或任意两种的混合 物；步骤(9)中，低铁硫酸铝滤饼的烘干温度为70°C 100°C。3、根据权利要求1所述的，其特征在于步骤 (1)的机械活化的粉磨时间为1 3h ；步骤(4)中，硫酸在粉煤灰混合溶液的质量浓度是40% 70%，粉煤灰与硫酸 溶液的固液比是1 5 1 10质量比，加热加压反应时间是3 4h;步骤(5)中，反应降温后，按照粉煤灰与水的质量比为1 12 1 18加水；步骤(7)中，低铁硫酸铝溶液的蒸发浓缩温度是100 120°C ；步骤⑶中，按照有机醇与低铁硫酸铝浓缩液的体积比为2 1 3 1加入有 机醇，充分搅拌时间是2 3h;所采用的有机醇为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇的或任意两种的混合物；步骤(9)中，低铁硫酸铝滤饼的烘干温度为80°C 90°C。前述，其特征在于在步骤(2)、(3)之间，采 用湿法磁选除去磁铁矿。前述，其特征在于所述的阳离子交换树脂的 处理温度为室温至90°C，硫酸铝粗液的流速为1 4倍树脂体积/h。前述，其特征在于所述的阳离子交换树脂选 自 D001、D001FC、D001MB、D001SC、D001TR、732、742、JK008、7020H、7120H 和SPC-I中的任意一种。前述，其特征在于所述的阳离子交换树脂的 处理温度为60 80°C，硫酸铝粗液的流速为2 3倍树脂体积/h。前述，其特征在于洗脱剂为水或浓度为3% 15%的盐酸，洗脱剂用量为1 3倍树脂体积，洗脱剂流速为1 3倍树脂体积/h，洗 脱温度为室温 60°C，洗脱时洗脱剂从上进下出的方式通过树脂柱；再生时采用浓度为 3% 15%的盐酸，用量为1 2倍树脂体积，流速为1 3倍树脂体积/h，再生温度为 室温 60°C，再生时盐酸从上进下出的方式通过树脂柱。前述，其特征在于树脂在洗脱和再生过程中 的废液，经过浓缩，冷却析出结晶氯化铁，经过常规的离心分离或真空带式过滤，干燥 后，得到含铝氯化铁产品。前述，其特征在于洗脱剂是7% 12%的盐 酸，再生过程采用 12%的盐酸。本专利技术的优点在于1、采用硫酸酸浸法提取粉煤灰中的铝，制备硫酸铝的过程能耗低，操作简单。2、采用磁选和树脂吸附联合除铁的提纯方法，易于硫酸铝的工业化除铁，除铁 效率高，其成本较低，工艺简单，得到超高纯度硫酸铝。3、本专利技术所得到的超过高纯度硫酸铝产品为纯白色晶体，均优于HG/ T2225-2001《工业硫酸铝》对固体II型一等品(低铁产品)和固体III型(高铝低铁精 品本文档来自技高网...
【技术保护点】
粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，其特征在于包括以下几个步骤：（１）机械活化：将粉煤灰进行机械活化；（２）浮选除碳：粉煤灰加水，搅拌，浮选除去未燃净的碳黑；（３）磁选除铁：经过磁选除去氧化铁、并得到磁铁矿粉；（４）硫酸浸提铝：粉煤灰残液加浓硫酸在耐酸反应设备中行加热加压反应１～６ｈ，反应的最高温度为２００℃～２４０℃，压力为０．１～０．５ＭＰａ；（５）固液分离：反应降温后，在反应液内加水，加热煮沸，抽滤，得到ｐＨ值为１～３的硫酸铝粗液；（６）树脂吸附除铁：将所得硫酸铝粗液通入阳离子交换树脂柱除铁，制得低铁硫酸铝溶液；（７）低铁硫酸铝溶液浓缩：低铁硫酸铝溶液蒸发浓缩至原体积的１／１０～１／２０，冷却后，得到硫酸铝浓缩液；（８）有机醇醇化洗酸：在硫酸铝浓缩液中，按照有机醇与硫酸铝浓缩液的体积比为１：１～４：１加入有机醇，充分搅拌、过滤后得到低铁硫酸铝滤饼；（９）硫酸铝脱水烘干：低铁硫酸铝滤饼经烘干，得到Ｆｅ含量低于０．２ｐｐｍ的超高纯度硫酸铝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余红发，武金永，吴成友，麻海燕，王梅娟，董金美，李颖，李成栋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，内蒙古昶泰资源循环再生利用科技开发有限责任公司，中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。