高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法技术

本发明专利技术提供一种高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法，步骤包括：高铝粉煤灰首先与氢氧化钠溶液反应进行预脱硅，得到液相的脱硅液和固相的脱硅粉煤灰；向脱硅液中加入石灰乳进行苛化反应，固相为活性硅酸钙，经压滤和闪蒸干燥得到成品；脱硅粉煤灰中加入石灰石和碳酸钠溶液调配成合格生料浆，然后将合格生料浆焙烧成熟料，熟料溶出的液相为铝酸钠粗液；铝酸钠粗液经一二段深度脱硅、碳分、种分、焙烧等工序后便可得到符合要求的冶金级氧化铝。本发明专利技术克服了现有技术中的缺陷，实现物料流量和成渣量少，能耗物耗及生产成本相对较低，氧化铝提取率高，同时联产附加值较高的活性硅酸钙，可广泛应用于化工领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉煤灰的高技术资源化利用，尤其涉及一种。
技术介绍
随着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。从高铝粉煤灰及其它含铝资源中提取氧化铝越来越引起人们的关注。例如，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%，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。 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， 还有利于当地环境的保护和发展，是具有重要战略意义的循环经济产业。如何从粉煤灰中提取氧化铝，许多企业和科研单位进行了大量试验和研究，工艺路线一般分为酸法和碱法两大类。利用酸法提取氧化铝，虽然成渣量少，设备投资小，但对设备的腐蚀比较严重，难以实现大规模生产。利用粉煤灰提取氧化铝比较成熟也有望进行工业化推广的技术路线是碱法，该方法又可分为石灰烧结法和碱石灰烧结法。内蒙古蒙西高新技术集团有限公司采用石灰石烧结法从粉煤灰中提取氧化铝，熟料烧结温度在 1340 1390°C，每生产1吨氧化铝产生近9吨残渣，存在能耗大，成本高，剩余残渣多等缺点。碱石灰烧结法的思路来源于低铝硅比铝土矿碱石灰烧结法生产氧化铝，粉煤灰中氧化铝含量越高，越适合于该方法。但是，由于粉煤灰的铝硅比较低，直接采用碱石灰烧结法，不仅熟料烧成范围较窄，难以控制，而且物料流量、能耗及成渣量大。所以，近年来，先提硅后提铝的思路受到更多的关注。先将粉煤灰中的部分硅提取出来，既充分利用了硅源，减少了成渣量，又提高了剩余物的铝硅比，降低了熟料烧成的困难。专利号为200710062534. 7的“一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法”专利采用浓度大于40 %的氢氧化钠溶液浸取粉煤灰，将硅以硅酸钠形式溶出，后经过加水稀释工序将硅酸钠和碱浸渣分离。硅酸钠溶液用碳分法制备白炭黑后产生的Na2CO3溶液用CaO进行苛化，得到的氢氧化钠溶液再循环使用，碱浸渣用碱石灰或石灰石烧结法烧制熟料生产氧化铝。专利号为200710065366. 7的“一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法”专利也是先用氢氧化钠溶液浸取出粉煤灰中的硅，将提取出的硅用碳分法制备白炭黑，氢氧化钠循环使用，脱硅粉煤灰进行碱石灰烧结法生产氧化铝。虽然这些专利都考虑了粉煤灰的物相特征，采用先提硅后提铝的思路，降低能耗，提高元素利用，但是提硅后生产的白炭黑目前在国内存在着市场份额较小，用量有限的缺点，而且碳分法生产白炭黑与传统酸法生产白炭黑相比技术难以控制，设备较为复杂，成本更高。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用以解决现有技术中的缺陷，实现物料流量和成渣量少，能耗物耗及生产成本相对较低，氧化铝提取率高， 同时联产附加值较高的活性硅酸钙，可广泛应用于化工领域。，包括以下步骤1)、预脱硅，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合后加热，导入耐压容器中进行脱硅反应，然后进行液固分离得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼，所述粉煤灰滤饼中的铝硅比比脱硅反应前高铝粉煤灰高；所述高铝粉煤灰中氧化铝质量含量高于40% ；2)、活性硅酸钙的制备，包括以下步骤a、向步骤1)中所述脱硅液中加入石灰乳进行反应，过滤，得到硅酸钙滤饼，滤液浓缩后返回步骤1)作为氢氧化钠溶液循环使用，实现了脱硅液苛化与氢氧化钠回收利用；b、将所述硅酸钙滤饼洗涤后加入清水制备硅酸钙浆液；向所述硅酸钙浆液中加入石灰乳进行脱碱反应；C、脱碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤后加入到稀硫酸溶液中，浸泡；加入硫酸铝将PH值降至10以下，浸泡；后经洗涤、除渣、过滤、烘干获得活性硅酸钙；3)、生料浆制备，向所述粉煤灰滤饼中加入碳酸钠、石灰石和/或生石灰溶液得到混合浆液，将所述混合浆液在球磨机内磨细并调配成生料浆；所述石灰石和碳酸钠混合前需经磨细处理；4)、熟料焙烧，将所述生料浆焙烧成熟料，所述熟料为粗颗粒熟料；5)、熟料溶出，将所述熟料与一段调整液混合进行一段溶出获得铝酸钠粗液和一段溶出粗渣；6)、一、二段深度脱硅，向所述铝酸钠粗液中加入钠硅渣晶种进行一段深度脱硅得到一段脱硅精化液，然后将部分所述一段脱硅精化液进行二段深度脱硅得到二段脱硅精化液，同时还得到二段深度脱硅残渣；所述深度脱硅是指将铝酸钠粗液中的杂质硅除去，提高铝酸钠粗液纯度的过程，采用两段脱硅法，一段为加入钠硅渣做种子并进行高温高压压煮； 二段为添加一定比例的石灰乳进一步在较低温度下脱除铝酸钠残存的二氧化硅。当其中的硅含量降低到一定值的时候就可进行碳分和种分生产氢氧化铝；7)碳分、种分及氢氧化铝焙烧，将二段脱硅精化液进行碳分，用碳分得到的氢氧化铝作晶种，将其加入步骤6)中未进行二段深度脱硅的一段深度脱硅精化液中进行种分，得到氢氧化铝，将所述氢氧化铝经过焙烧得到氧化铝，所述氧化铝为冶金级。所述碳分是指向深度脱硅之后的铝酸钠粗液中通入二氧化碳使其中的大部分可溶性铝转化为氢氧化铝沉淀物的过程。种分是铝酸钠溶液自发结晶析出部分氢氧化铝的过程，一般首先向铝酸钠粗液中加入一定量的氢氧化铝作为晶种，然后将铝酸钠溶液的温度降到50 55°C，使铝酸钠粗液变成过饱和溶液而以已加入的氢氧化铝晶种为晶核析出氢氧化铝。进一步地，步骤1)中所述氢氧化钠溶液的质量浓度为10 30%，氢氧化钠与高铝粉煤灰的质量比为0.2 0.8 1，反应温度70 i;35°C，反应时间0. 5 汕。进一步地，向脱硅液中加入石灰乳的制备过程中应通过滤网实现石灰乳与渣的分离(扒渣)，步骤a中所述石灰乳中的有效氧化钙浓度为100 220g/L，所述有效氧化钙与滤液中SiR摩尔比为0. 7 1. 2，反应温度为50 100°C，反应时间为30 120min。进一步地，步骤b中，所述硅酸钙浆液液固比为2 6，所述石灰乳的加入量为石灰乳中有效氧化钙与干基活性硅酸钙质量比20 80 1，脱碱反应时间为20 IOOminJA 碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤，清水温度为60 100°C，洗涤2 5遍；进一步地，步骤c中，所述稀硫酸溶液浓度为1/1000 10/1000，干基活性硅酸钙与浓硫酸的质量比20 80 1，浸泡时间为10 60min ；所述硫酸铝与干基活性硅酸钙的质量比为30 100 1，浸泡时间为5 60min，洗涤用清水温度为60 100°C，洗涤1 4遍；将降pH、洗涤后的活性硅酸钙打入沉降池，加水调制成液固比为2 8的浆液，静止沉降1 IOh后用泵将底部渣子抽走，过滤上部干净活性硅酸钙，烘干得到产品。本专利技术制备的活性硅酸钙表面积大、密度低、活性高、吸附性能强，与传统填料比有质轻、填充性能好、 节能环保等优点。进一步地，步骤幻中高铝粉煤灰滤饼、碳酸钠溶液、石灰石和/或生石灰混合得到的混合浆液在管磨机里面磨制后，再经过调配得到生料浆，所述生料浆的钙比为1. 95 2. 01，钠比为0. 95 1. 05，含水率为25 50%。进一步地，步骤4)中生料浆的焙烧在回转窑中完成，所述焙烧温度为1150 1300°C，焙烧时间10 60分钟。进一步地，步骤幻中一段溶出时所述熟料粒径< 8mm，一段调整液与熟料的液固质量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：１）、预脱硅，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合后加热，导入耐压容器中进行脱硅反应，液固分离得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼；２）、活性硅酸钙的制备，包括如下步骤：ａ、向步骤１）中所述脱硅液中加入石灰乳进行反应，过滤得到硅酸钙滤饼；ｂ、将所述硅酸钙滤饼洗涤后加入清水制备硅酸钙浆液，向所述硅酸钙浆液中加入石灰乳进行脱碱反应；ｃ、将脱碱反应得到的硅酸钙用清水洗涤后加入到稀硫酸溶液中，浸泡；加入硫酸铝将ｐＨ值降至１０以下，浸泡；后经洗涤、除渣、过滤、烘干获得活性硅酸钙；３）、生料浆制备，向所述粉煤灰滤饼中加入碳酸钠、石灰石和／或生石灰溶液得到混合浆液，将所述混合浆液磨细并调配成生料浆；４）、熟料焙烧，将所述生料浆焙烧成熟料；５）、熟料溶出，将所述熟料与一段调整液混合进行一段溶出获得铝酸钠粗液和一段溶出粗渣；６）、一、二段深度脱硅，向所述铝酸钠粗液中加入钠硅渣晶种进行一段深度脱硅得到一段脱硅精化液，然后将部分所述一段脱硅精化液进行二段深度脱硅得到二段脱硅精化液，同时还得到二段深度脱硅残渣；７）、碳分、种分及氢氧化铝焙烧，将所述二段脱硅精化液进行碳分，用碳分得到的氢氧化铝作晶种，将其加入步骤６）中未进行二段深度脱硅的一段深度脱硅精化液中进行种分，得到氢氧化铝，将所述氢氧化铝焙烧得到氧化铝。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊民，张战军，陈刚，闫绍勇，霍奇志，武利成，许宏立，秦立安，陈晓霞，
申请(专利权)人：内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：15