專(zhuān)利名稱(chēng)：自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高鋁粉煤灰的資源化利用，涉及一種自高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的方
法，特別是涉及一種自先提取了二氧化硅，又脫除了氧化鈉的高鋁粉煤灰脫鈉脫硅灰中提 取氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)許多煤田產(chǎn)出的原煤經(jīng)粉末化燃燒后形成的粉煤灰中富含氧化鋁^1203含量 高于37%，有些甚至高達(dá)44%，可稱(chēng)之為高鋁粉煤灰。這種粉煤灰除富含八1203外，還富含 Si02，其Si02含量一般在45 50%之間。因此，這種粉煤灰的鋁硅比比較低，通常僅有O. 8 左右，難以滿足傳統(tǒng)提鋁方法對(duì)鋁礦資源中鋁含量和鋁硅比的要求。 上世紀(jì)五十年代末，波蘭尤里"杰米克教授研發(fā)成功高鋁粉煤灰的石灰石燒結(jié)法， 雖然能有效地自粉煤灰中提取氧化鋁，但是運(yùn)作的物料量大，能耗高，聯(lián)產(chǎn)水泥量多，經(jīng)濟(jì) 效益差，工業(yè)化試驗(yàn)運(yùn)作十多年也未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化推廣應(yīng)用。本世紀(jì)初，我國(guó)內(nèi)蒙古 自治區(qū)蒙西高新技術(shù)集團(tuán)開(kāi)發(fā)出"利用粉煤灰和石灰石聯(lián)合生產(chǎn)氧化鋁和水泥的方法"，其 技術(shù)路線類(lèi)似于波蘭杰米克技術(shù)。在完成半工業(yè)化試驗(yàn)后報(bào)批了一座年產(chǎn)40萬(wàn)噸氧化鋁 的項(xiàng)目，但至今未見(jiàn)正式生產(chǎn)報(bào)導(dǎo)。 CN 101125656A"—種從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法"是以質(zhì)量濃度大于40X的 NaOH溶液浸取粉煤灰，將其中的硅以硅酸鈉的形式溶出，分離后得到硅酸鈉溶液和鋁硅比 > 2的堿浸渣；溶出的硅酸鈉蒸濃成不同濃度的硅酸鈉溶液，或者利用碳分法制備白炭黑； 堿浸渣以堿石灰燒結(jié)法或石灰石燒結(jié)法生產(chǎn)Al (0H)3并進(jìn)而生產(chǎn)八1203，提鋁后的殘?jiān)瞥?填料或用于生產(chǎn)水泥。該專(zhuān)利申請(qǐng)突破了原來(lái)直接從粉煤灰中提取氧化鋁的思路，采用先 提硅，再提鋁的全新工藝路線，提高了堿浸渣中的鋁硅比，簡(jiǎn)化了氧化鋁的提取工藝，提高 了粉煤灰中鋁的提取率。 該專(zhuān)利申請(qǐng)中，雖然可以直接采用堿石灰燒結(jié)法從提硅后的脫硅灰中有效回收其 中的八1203，但工藝流程復(fù)雜，能耗高，產(chǎn)出的赤泥中化20含量高(約1.75% )，不能完全滿 足水泥原料成份的要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)"吃干榨凈"式的廢棄物資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，該方法以提 取二氧化硅并脫除氧化鈉的粉煤灰脫鈉脫硅灰為原料，不但可以采用石灰石燒結(jié)法提取氧 化鋁，而且在提取氧化鋁后可以得到低鈉f丐硅渣。
本發(fā)明自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法是通過(guò)以下具體方案實(shí)現(xiàn)的
1)、取烘干的脫鈉脫硅灰，根據(jù)灰中氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵和氧化鈦的含量進(jìn) 行飽和配f丐，將配好的生料充分混勻，送入回轉(zhuǎn)窯中，于1330 139(TC燒結(jié)30 40min，控 制燒成料在950 IIO(TC出窯，置于保溫設(shè)備中，于630 68(TC下保溫不小于5min，然后 進(jìn)入冷卻機(jī)生成自粉化料，待溫度降至《12(TC時(shí)出料；
2)、將自粉化料按照4 15的液固比投入65 90°C的4 10wt % Na2C03溶液 中，于15min內(nèi)快速溶出自粉化料中的氧化鋁，進(jìn)行固液分離； 3)、分離后的濾餅按照2 8的液固比投入50 90°C的2 4wt% Na2C03溶液
中，于10min內(nèi)進(jìn)行氧化鋁的二次快速溶出，之后固液分離； 4)、合并兩次溶出得到的濾液，按照常規(guī)方法提取氧化鋁； 5) 、二次溶出后得到的殘?jiān)孕滤媪飨礈?，得到低鈉鈣硅渣。 其中，飽和配鈣時(shí)鈣料加入量的計(jì)算方法為常規(guī)技術(shù)，本發(fā)明飽和配鈣所使用的
鈣料為研磨至細(xì)度小于200目的石灰石粉和/或消化渣粉。 本發(fā)明中殘?jiān)南礈旆椒ň唧w是以干殘?jiān)亓? 3倍的新水逆流洗滌殘?jiān)?次，使得殘?jiān)揭旱腘a20濃度降至《lg/L，烘干后的殘?jiān)侼a20量《0. 6wt% 。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)首先是低溫常壓濃堿浸取高鋁粉煤灰中的Si02，高鋁粉煤灰經(jīng) 提取Si02后，鋁含量被富集到50%左右，Si02含量則由原先的50%降至30%左右，實(shí)現(xiàn)了 灰中硅鋁氧化物的有效分離，大幅度降低了運(yùn)作的物料量。其次，本發(fā)明還建立在回收脫硅 灰中氧化鈉的基礎(chǔ)上，脫鈉后的脫硅灰氧化鈉含量不大于1. 2%，能完全滿足石灰石燒結(jié)法 之要求。采用石灰石燒結(jié)法，利用硅酸鈣在冷卻過(guò)程中晶型轉(zhuǎn)變引起的體積膨脹的自粉化 現(xiàn)象，可以減化工藝流程。 本發(fā)明以脫鈉脫硅灰為原料，適當(dāng)配混鈣料后，在1330 139(TC范圍內(nèi)燒結(jié)，再 經(jīng)控制冷卻自粉化，以低濃度碳酸鈉溶液快速溶出自粉化料中的氧化鋁，過(guò)濾分離，濾餅經(jīng) 2 3次洗滌即可得到低氧化鈉含量赤泥，該赤泥不僅氧化鈉含量低，且主要物相為硅酸二 鈣和碳酸鈣，因此，可稱(chēng)其為鈣硅渣?？扇坑米魉嘣?，從而徹底消除了二次污染。
本發(fā)明是自高鋁粉煤灰中先提取二氧化硅再提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥工藝流程中提 取氧化鋁的核心技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高鋁粉煤灰完全資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明既可以確 保自高鋁粉煤灰中提取氧化鋁具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可確保無(wú)二次污染。本發(fā)明利于 建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè)，符合國(guó)家大力倡導(dǎo)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方針政策。
具體實(shí)施方法 將脫鈉脫硅灰以回轉(zhuǎn)窯廢氣余熱烘干。將碎的石灰石和消化渣粉研磨到-200目。
分析確定脫鈉脫硅灰、石灰石粉、消化渣粉以及所用煤中的氧化鋁、二氧化硅、氧 化鐵和氧化鈦的含量，按照燒結(jié)得到硅酸二鈣(GS)、七鋁十二鈣(C^A》、鐵酸鈣(CF)和鈦 酸鈣(CT)計(jì)算出飽和配鈣需要加入的鈣料量，并將配好的生料充分混勻。
然后借鑒新型干法水泥生產(chǎn)工藝，將生料置于回轉(zhuǎn)窯中，在1360士2(TC范圍內(nèi)燒 結(jié)30min。燒成料出窯溫度約100(TC，進(jìn)入保溫回轉(zhuǎn)窯，于630 68(TC下保溫10min，至溫 度降至《63(TC時(shí)，卸入冷卻機(jī)快冷至12(TC，獲得平均料徑約20ym的自粉化燒成料(熟 料)。 用6wt%的碳酸鈉溶液，以液固比為10，在8(TC下快速攪溶熟料3 5min，料漿抽 送至快開(kāi)板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，獲得的濾液即為低鋁濃度的鋁酸鈉溶液，用碳分法提 取其中的氧化鋁，氧化鋁的回收率大于75 % 。 固液分離得到的濾渣再用2wt^的碳酸鈉液以液固比6在65t:下二次溶出10min， 然后送至壓濾機(jī)進(jìn)行液固分離和逆流洗滌。收集的洗滌液用于二次溶出，二次溶出液用來(lái) 補(bǔ)充快速溶出液。
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提取氧化鋁后的殘?jiān)趸c含量為0. 6wt% ，其主要物相為硅酸二鈣和碳酸鈣，可 全部用于燒制硅酸鹽水泥。由于其硅酸二鈣相含量約50%，因此，以這種原料燒制水泥，其 能耗僅為常規(guī)生產(chǎn)方法的70%左右。
權(quán)利要求
自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，包括1)、取烘干的脫鈉脫硅灰，根據(jù)灰中氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵和氧化鈦的含量進(jìn)行飽和配鈣，將配好的生料充分混勻，送入回轉(zhuǎn)窯中，于1330～1390℃燒結(jié)30～40min，控制燒成料在950～1100℃出窯，置于保溫設(shè)備中，于630～680℃下保溫不小于5min，然后進(jìn)入冷卻機(jī)生成自粉化料，待溫度降至≤120℃時(shí)出料；2)、將自粉化料按照4～15的液固比投入65～90℃的4～10wt％Na2CO3溶液中，于15min內(nèi)快速溶出自粉化料中的氧化鋁，進(jìn)行固液分離；3)、分離后的濾餅按照2～8的液固比投入50～90℃的2～4wt％Na2CO3溶液中，于10min內(nèi)進(jìn)行氧化鋁的二次快速溶出，之后固液分離；4)、合并兩次溶出得到的濾液，按照常規(guī)方法提取氧化鋁；5)、二次溶出后得到的殘?jiān)孕滤媪飨礈?，得到低鈉鈣硅渣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是飽和配 鈣時(shí)使用的鈣料為石灰石粉和/或消化渣粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是將所述 的鈣料研磨至細(xì)度小于200目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是所述的 殘?jiān)媪飨礈焓且愿蓺堅(jiān)亓? 3倍的新水逆流洗滌殘?jiān)巍?br> 全文摘要
自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，是取烘干的脫鈉脫硅灰，與石灰石粉和/或消化渣粉進(jìn)行飽和配鈣，于1330～1390℃燒結(jié)，控制冷卻燒成料，使其生成自粉化料，投入Na2CO3溶液中二次快速溶出其中的氧化鋁，固液分離，按照常規(guī)方法提取氧化鋁，殘?jiān)礈旌蟮玫降外c鈣硅渣。本發(fā)明方法以提取二氧化硅并脫除氧化鈉的粉煤灰脫鈉脫硅灰為原料，不但可以采用石灰石燒結(jié)法提取氧化鋁，而且在提取氧化鋁后可以得到低鈉鈣硅渣，可全部用作水泥原料，從而徹底消除了二次污染。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101759212SQ20101003333
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者秦晉國(guó) 申請(qǐng)人:朔州市潤(rùn)澤投資發(fā)展有限公司