專利名稱：一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法
一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法技術(shù)領(lǐng)域一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，涉及一種從粉煤灰中提取氧化鋁以及綜合利 用提取氧化鋁后殘渣的工藝方法。
技術(shù)背景目前，氧化鋁的生產(chǎn)主要以鋁土礦為原料，氧化鋁的生產(chǎn)方法主要為堿法，包括 拜耳法、燒結(jié)法以及聯(lián)合法。近年來，我國氧化鋁產(chǎn)量不斷快速增長，已成為世界第 二大氧化鋁生產(chǎn)國，而我國是鋁土礦資源相對貧乏的國家，目前全國查明和推斷的鋁 土礦資源儲量對我國氧化鋁工業(yè)保證程度低，因此資源問題已成為制約我國鋁工業(yè)可 持續(xù)發(fā)展的主要問題之一。我國是煤炭大國，每年的粉煤灰排放量大，開發(fā)利用粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁，不僅對 我國鋁工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，同時對我國煤電行業(yè)的降污減排等也有著重要的 意義。從粉煤灰中提取Al2(h的方法可分為堿法和酸法兩大類。堿法包括石灰石燒法和堿石灰燒結(jié)法，國內(nèi)外在堿法處理粉煤灰方面做了很多研究，堿法處理粉煤灰生產(chǎn)氧 化鋁的主要特點是工藝流程長，運作的物料量大，設(shè)備投資亦較大。而且提取氧化鋁 后所產(chǎn)生的殘渣量是粉煤灰量的數(shù)倍，需要配套有相應(yīng)的水泥生產(chǎn)系統(tǒng)處理提取氧化 鋁后所產(chǎn)生的大量殘渣，因此，在一定程度上某地區(qū)利用粉煤灰提取氧化鋁的生產(chǎn)規(guī) 模不得不受到當(dāng)?shù)厮嗍袌龅南拗?。與堿法比較，用酸法來處理粉煤灰在有效提取粉 煤灰中鋁氧化物的同時，粉煤灰中的二氧化硅不進入濕法系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中不會產(chǎn) 生新的固體物料，殘渣量較小，因而運作的物料量小，設(shè)備投資相對較小。但酸法主要的不足之處在于使用的反應(yīng)裝備必須耐酸，且廢酸回收相對較為困難；其次，在浸 取氧化鋁時，也將粉煤灰中的許多可溶出的雜質(zhì)如鐵、鎂等帶入了溶液，需增添后序 處理工序。這些不足之處都會在一定程度上制約酸法提取粉煤灰中氧化鋁的規(guī)模及其 社會經(jīng)濟效益。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服已有的從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝方法的不足，提 供一種工藝方法簡單、對設(shè)備的耐腐蝕性要求低、易于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的從粉煤 灰中提取氧化鋁的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于其方法是將硫酸銨配入粉煤灰進 行燒結(jié)，所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨的溶液，該溶液通過結(jié)晶的方法得到固體 的硫酸鋁銨，固體硫酸鋁銨和氨氣得氫氧化鋁和硫酸銨，通過洗滌過濾，得到固體的 氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，繼續(xù) 循環(huán)使用。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于硫酸銨配入粉煤灰進行 燒結(jié)的配料比以硫酸銨/粉煤灰中氧化鋁的分子比計為3-12，燒結(jié)溫度為240-900°C， 燒結(jié)反應(yīng)為0.1-5小時。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于用水常壓溶出燒結(jié)熟料， 溶出后固相殘渣采用過濾或者沉降分離。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于用水或者溶出后固相殘 渣的洗滌水溶出燒結(jié)熟料。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于對于燒結(jié)熟料溶出后得 到的含硫酸鋁銨的溶液，是通過蒸發(fā)結(jié)晶的方法或者降溫后結(jié)晶的方法得到固體的硫 酸鋁銨。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于通氨氣和得到的固相硫 酸鋁銨反應(yīng)，使固相硫酸鋁銨分解生成氫氧化鋁；經(jīng)洗滌得到氫氧化鋁，焙燒后得到 氧化鋁，洗滌氫氧化鋁后的液相經(jīng)蒸發(fā)，得到的硫酸銨返回?zé)Y(jié)工序配料。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于其過程使用的氨氣來自 硫酸銨和粉煤灰的燒結(jié)工序。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于提取氧化鋁后殘渣的主 要成分為Si02，可用于生產(chǎn)白碳黑或建筑用材料等。本發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于所用的原料也可以是煤石干石。本發(fā)明的方法，基于以下化學(xué)原理燒結(jié)反應(yīng)4(NH4)2S04+A1203 = 2NH4A1(S04)2+6NH3+3H20 分解反應(yīng)NH4A1(S04)2 12H20+3NH3 = Al(OH)3+2(NH4)2S04+9H20采用硫酸銨與粉煤灰按一定的配比進行燒成，所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨 的溶液，溶液通過結(jié)晶的方法得到固體的硫酸鋁銨，通氨氣和固相硫酸鋁銨反應(yīng)后， 得到氫氧化鋁和硫酸銨，通過洗滌過濾，即可得到固體的氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)煅燒 后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，繼續(xù)循環(huán)使用。采用本發(fā)明的方法，從粉煤灰中提取氧化鋁后的殘渣可以得到再利用，如用于生
產(chǎn)白碳黑或建筑用材料等；使用的硫酸銨為弱酸性，對設(shè)備的腐蝕性小，且硫酸銨可 以循環(huán)使用，整體工藝易于工業(yè)化應(yīng)用。對設(shè)備的耐腐蝕性能要求低；所得殘渣量小， 有利于提取氧化鋁后殘渣的綜合利用。


]圖1為本發(fā)明的方法的原則工藝流程圖。
具體實施方式
]一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，采用粉煤灰與硫酸銨按一定的配比進行燒成， 所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨的溶液，該溶液通過結(jié)晶的方法得到固體的硫酸鋁 銨，固體硫酸鋁銨和來自燒結(jié)過程的氨氣發(fā)生反應(yīng)(必要時除來自燒結(jié)過程的氨氣之 外，還可以補充一定量的氨氣)，可得氫氧化鋁和硫酸銨，通過洗滌過濾，即可得到固 體的氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后， 繼續(xù)循環(huán)使用。而溶出后固相殘渣的主要成分為Si02，便于綜合利用，如生產(chǎn)白碳黑 等。使用硫酸銨和粉煤灰按適當(dāng)?shù)谋壤淞虾筮M行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在240-90(TC，燒 結(jié)反應(yīng)時間為0.1~5小時，配料比以硫酸銨/粉煤灰中氧化鋁的分子比計，為3-12。用 水常壓溶出燒結(jié)熟料，可以有較高的氧化鋁溶出率?？刂七m宜的溶出條件，燒結(jié)熟料 中氧化鋁的溶出率可以》95%。溶出后固相殘渣的分離可以采用過濾分離或者沉降分 離的方法來實現(xiàn)。用于溶出燒結(jié)熟料的水，可以是新水，也可以是溶出后固相殘渣的 洗滌水。對于燒結(jié)熟料溶出后得到的含硫酸鋁銨的溶液，通過結(jié)晶的方法得到固體的 硫酸鋁銨，同時有效分離溶出液中的鐵等雜質(zhì)。比如可以通過蒸發(fā)的辦法使硫酸鋁銨 結(jié)晶析出。通氨氣和固相硫酸鋁銨反應(yīng)，使固相硫酸鋁銨分解生成氫氧化鋁。經(jīng)洗滌 得到氫氧化鋁，焙燒后得到氧化鋁。洗滌氫氧化鋁后的液相經(jīng)蒸發(fā)，得到的硫酸銨返 回?zé)Y(jié)工序配料。氨氣來自硫酸銨和粉煤灰的燒結(jié)工序。必要時需要補充一定量的新 氨氣。從粉煤灰中提取氧化鋁后的殘渣可以得到再利用，如用于生產(chǎn)白碳黑和建筑用 材料等。所用的原料也可以是煤矸石。實施例1將含氧化鋁33%、 二氧化硅49%的粉煤灰磨細，按硫酸銨/粉煤灰中的氧化鋁的 分子比為5配礦，燒結(jié)溫度53(TC，反應(yīng)時間為2小時，燒結(jié)熟料在98"C的條件下溶 出，溶出液經(jīng)結(jié)晶后所得硫酸鋁銨固體使用氨氣進行分解，得到氫氧化鋁固體，經(jīng)洗 滌、過濾、焙燒后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)化學(xué)成分為Fe203: 0.02%， Si02: 0.08%。實施例2將含氧化鋁40%、 二氧化硅48%的粉煤灰磨細，按硫酸銨/粉煤灰中的氧化鋁的 分子比為4配礦，燒結(jié)反應(yīng)溫度50(TC，反應(yīng)時間為2小時，燒結(jié)熟料在85。C的條件 下溶出，溶出液經(jīng)結(jié)晶后所得硫酸鋁銨固體使用氨氣進行分解，得到氫氧化鋁固體， 經(jīng)洗滌、過濾、焙燒后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)化學(xué)成分為Fe203: 0.05%, Si02: 0.05%。實施例3將含氧化鋁38%、 二氧化硅47%的粉煤灰磨細，按硫酸銨/粉煤灰中的氧化鋁的 分子比為4.5配礦，燒結(jié)反應(yīng)溫度46(TC，反應(yīng)時間為3小時，燒結(jié)熟料在卯。C的條 件下溶出，溶出液經(jīng)結(jié)晶后得到的硫酸鋁銨固體經(jīng)溶出后重結(jié)晶，再使用氨氣進行分 解，得到氫氧化鋁固體，經(jīng)洗滌、過濾、焙燒后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得氧化鋁產(chǎn)品 雜質(zhì)化學(xué)成分為Fe203: 0.04%, Si02: 0。04%。實施例4將含氧化鋁38%、 二氧化硅46%的煤矸石破碎磨細，按硫酸銨/煤石干石中的氧化 鋁的分子比為5配礦，燒結(jié)反應(yīng)溫度46(TC，反應(yīng)時間為3小時，燒結(jié)熟料在95"C的 條件下溶出，溶出液經(jīng)結(jié)晶后得到的硫酸鋁銨固體再使用氨氣進行分解，得到氫氧化 鋁固體，經(jīng)洗滌、過濾、焙燒后，得到氧化鋁產(chǎn)品，所得氧化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)化學(xué)成分為 Fe203: 0.05%, Si02: 0.05%。
權(quán)利要求
1.一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于其方法是將硫酸銨配入粉煤灰進行燒結(jié)，所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨的溶液，該溶液通過結(jié)晶的方法得到固體的硫酸鋁銨，固體硫酸鋁銨和氨氣反應(yīng)得到氫氧化鋁和硫酸銨，通過洗滌過濾，得到固體的氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，繼續(xù)循環(huán)使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于硫酸銨 配入粉煤灰進行燒結(jié)的配料比以硫酸銨/粉煤灰中氧化鋁的分子比計為3-12，燒結(jié)溫度 為240-90(TC，燒結(jié)反應(yīng)為0.1~5小時。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于用水常 壓溶出燒結(jié)熟料，溶出后固相殘渣采用過濾或者沉降分離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于用水、 或者溶出后固相殘渣的洗滌水溶出燒結(jié)熟料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于對于燒 結(jié)熟料溶出后得到的含硫酸鋁銨的溶液，是通過蒸發(fā)結(jié)品的方法或者降溫后結(jié)晶的方 法得到固體的硫酸鋁銨。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于通氨氣 和得到的固相硫酸鋁銨反應(yīng)，使固相硫酸鋁銨分解生成氫氧化鋁；經(jīng)洗滌得到氫氧化鋁，焙燒后得到氧化鋁，洗滌氫氧化鋁后的液相經(jīng)蒸發(fā)，得到的硫酸銨返回?zé)Y(jié)工序 配料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于其固相 硫酸鋁銨分解過程使用的氨氣來自硫酸銨和粉煤灰的燒結(jié)工序。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于提取氧 化鋁后殘渣的主要成分為Si02,用于生產(chǎn)白碳黑或建筑用材料等。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于所用的 原料是煤幵石。
全文摘要
一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，涉及一種從粉煤灰中提取氧化鋁以及綜合利用提取氧化鋁后殘渣的工藝方法。其特征在于其方法是將硫酸銨配入粉煤灰進行燒結(jié)，所得固體經(jīng)溶出后得到含硫酸鋁銨的溶液，該溶液通過結(jié)晶的方法得到固體的硫酸鋁銨，固體硫酸鋁銨和氨氣反應(yīng)得到氫氧化鋁和硫酸銨，通過洗滌過濾，得到固體的氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)焙燒后可得到氧化鋁產(chǎn)品；進入液相的硫酸銨經(jīng)蒸發(fā)后，繼續(xù)循環(huán)使用。采用本發(fā)明的方法，使用的硫酸銨為弱酸性，對設(shè)備的腐蝕性小，且硫酸銨可以循環(huán)使用，整體工藝易于工業(yè)化應(yīng)用。對設(shè)備的耐腐蝕性能要求低；所得殘渣量小，有利于提取氧化鋁后殘渣的綜合利用。
文檔編號C01F7/30GK101117228SQ200710118679
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者尹中林, 范偉東, 卓 趙 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司