一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，包括將來自于循環(huán)流化床粉煤灰經(jīng)鹽酸溶出，過濾后得到濾渣及浸取液；用氨水調(diào)整浸取液pH值為1.5～3.5，經(jīng)沉淀，過濾后得到濾渣及濾液，濾渣經(jīng)洗滌，烘干后得到鐵的化合物；用氨水調(diào)整提鐵后的濾液pH值為3.8～5.2，經(jīng)沉淀，過濾后得到濾渣及濾液，濾渣經(jīng)洗滌，烘干后得到氫氧化鋁，進(jìn)一步煅燒后得到冶金級(jí)氧化鋁；將提鋁后得到的氯化銨溶液添加氧化鎂進(jìn)行蒸氨與水解反應(yīng)，得到氯化氫氣體、氨氣及氧化鎂。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)粉煤灰中鋁、硅、鐵等有用元素的分步提取，同時(shí)本發(fā)明物料均可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，工藝過程簡捷，成本低，為循環(huán)流化床粉煤灰高值化利用開辟了新的途徑。
【專利說明】一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉煤灰高值化利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用分步沉淀法從循環(huán)流化床 粉煤灰中提取錯(cuò)、娃及鐵等有用兀素的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國的煤電工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)帶來了固體廢棄物粉煤灰排放量的急劇 增加，到2007年，我國粉煤灰的年排放量已超過2億噸，且仍在逐年增加，累計(jì)堆存量超過 25億噸。大量排放的粉煤灰既占用大量土地，又對(duì)土壤，水資源和空氣造成嚴(yán)重污染。因 此，粉煤灰的綜合利用已成為當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 目前，粉煤灰已在建工，建筑等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，盡管用量較大，但其消化量遠(yuǎn) 遠(yuǎn)趕不上排放量的增長，且屬于低附加值，低技術(shù)含量的粗放式利用。另一方面，粉煤灰中 含有豐富的鋁、硅、鐵等有用元素，其中二氧化硅含量40?60%，氧化鋁含量17?50%，氧化 鐵含量2?15%，從粉煤灰中把這些有用物質(zhì)提取出來，成為粉煤灰高值化利用的熱點(diǎn)。而 當(dāng)前粉煤灰高值化利用主要集中在氧化鋁的提取方面。
[0004] 國內(nèi)外處理粉煤灰大致可分為堿法和酸法。上世紀(jì)六十年代,波蘭就利用堿石灰 燒結(jié)法從粉煤灰中提取氧化鋁，建成了年產(chǎn)5000噸氧化鋁及35萬噸水泥的實(shí)驗(yàn)工廠。我 國安徽省冶金研究所和安徽水泥研究院在八十年代聯(lián)合申報(bào)了由石灰石燒結(jié)，碳酸鈉溶出 從粉煤灰中提取氧化鋁，殘?jiān)糜谏a(chǎn)水泥的成果，并通過了專家鑒定。雖然堿法處理粉煤 灰報(bào)道很多，但目前未見工業(yè)化的報(bào)道。其原因是堿法工藝冗長，設(shè)備投資大，能耗高，成本 高，而且產(chǎn)生的殘?jiān)渴欠勖夯业臄?shù)倍，殘?jiān)瞥傻拇罅克嗑偷劁N售困難，綜合效益差， 因而阻礙了堿法在粉煤灰綜合利用方面的應(yīng)用。
[0005] 與堿法相比，酸法處理粉煤灰有明顯的優(yōu)勢(shì)。酸法在有效提取氧化鋁的同時(shí)，可以 得到硅產(chǎn)品，進(jìn)一步處理后可制成白炭黑而出售。酸法工藝設(shè)備投資小，能耗低，成本亦低， 殘?jiān)啃?，但是使用的反?yīng)設(shè)備制造有一定困難。再者，粉煤灰是經(jīng)過高溫燃燒后形成的細(xì) 小微粒，其中玻璃相與剛玉占到了 80%以上，嚴(yán)重影響了粉煤灰與酸反應(yīng)的活性。因此，需 要改善粉煤灰與酸的反應(yīng)活性以提高氧化鋁等的溶出率。文獻(xiàn)報(bào)道的較多的是在酸浸取反 應(yīng)中添加助溶劑（如NH 4F何CaF)，但溶出率仍比較低，只有35?45%，資源利用率低，而且 添加了對(duì)環(huán)境有污染的氟元素，引起了二次污染?？傊?dāng)前粉煤灰的高值化利用只注重其 中鋁的提取，而忽視了其中硅，鐵等元素的提取，很難以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，從中 提取鋁、硅及鐵等有用元素，同時(shí)還能獲取氯化氫氣體及氨氣，從而實(shí)現(xiàn)粉煤灰綜合高值化 利用。
[0007] 本發(fā)明的原理是：利用粉煤灰中各化合物與酸反應(yīng)能力不同以及不同化合物在 PH值不同的溶液中沉淀性質(zhì)的差異，把所要提取的金屬化合物從成分復(fù)雜的粉煤灰中分離 出來，并加以提純，這便是本發(fā)明的理論依據(jù)及基本思路。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，包括以下步驟： (1)將來自于循環(huán)流化床粉煤灰研磨至200?400目后與鹽酸混合，鹽酸濃度為34? 36%，按照每噸研磨后的粉煤灰配用1. 8?2噸工業(yè)濃鹽酸，加熱至90?150°C反應(yīng)1?3 小時(shí)，并過濾后得到濾渣與浸取液。濾渣進(jìn)一步處理可得到白炭黑或建筑材料。
[0009] (2)用氨水調(diào)整浸取液pH值為1. 5?3. 5,經(jīng)沉淀,過濾后得到濾漁及濾液,濾漁 經(jīng)洗滌，烘干后得到鐵的化合物。
[0010] (3)用氨水調(diào)整提鐵后濾液的pH值為3. 8?5. 2,經(jīng)沉淀,過濾后得到濾漁及濾液， 濾渣經(jīng)洗滌，烘干后得到氫氧化鋁，氫氧化鋁在1050°C煅燒40?100分鐘即可得到冶金級(jí) 氧化鋁。
[0011] (4)將提鋁后得到的氯化銨溶液添加氧化鎂進(jìn)行蒸氨與水解反應(yīng)，氧化鎂與氯化 銨的摩爾比為0.8?1:1，蒸氨反應(yīng)溫度為110?130°C，水解反應(yīng)溫度為550?580°C，反 應(yīng)得到氯化氫氣體、氨氣及氧化鎂，。
[0012] 所述的步驟（2)中的濾渣在KKTC下烘干可得到氧化鐵黃，而氧化鐵黃在240? 260°C灼燒可得到氧化鐵紅。
[0013] 所述的步驟（4)中反應(yīng)所得的氧化鎂，以及氯化氫氣體、氨氣經(jīng)吸收后均可返回到 步驟（1)到步驟（4)中循環(huán)利用。
[0014] 所述的四個(gè)步驟構(gòu)成一個(gè)完整的粉煤灰綜合高值化利用工藝；同時(shí)，四個(gè)步驟中 的其中任何一個(gè)步驟與其它步驟中相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容加在一起，也構(gòu)成四個(gè)彼此獨(dú)立又相互關(guān) 聯(lián)的，并且是完整的粉煤灰綜合高值化利用工藝。
[0015] 按照本發(fā)明所述的工藝，可從循環(huán)流化床粉煤灰中提取白炭黑，氧化鐵黃，氧化鐵 紅，冶金級(jí)氧化鋁等多種物質(zhì)。各種產(chǎn)品有廣泛的用途，如氧化鐵紅可作為橡膠，油漆，塑料 等的著色劑，氧化鐵黃可作為顏料，防銹漆及有機(jī)合成的催化劑，廢水處理劑等，氧化鋁可 作為電解鋁的基本原材料，進(jìn)而可生產(chǎn)各種鋁材等。經(jīng)化驗(yàn)，各項(xiàng)產(chǎn)品純度高，各項(xiàng)技術(shù)指 標(biāo)均符合國家有關(guān)技術(shù)質(zhì)量要求。按我國循環(huán)流化床粉煤灰年排放量0. 2億噸計(jì)(假設(shè)粉 煤灰中含氧化硅50%，氧化鋁30%，氧化鐵2%)，回收率取70%，可生產(chǎn)出冶金級(jí)氧化鋁0· 04 億噸，氧化鐵紅0. 003億噸，白炭黑0. 07億噸，年產(chǎn)值高達(dá)443. 2億元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 而且本發(fā)明的工藝簡單易行，設(shè)計(jì)合理，所需設(shè)備也比較簡單，投資小。本發(fā)明的粉煤灰綜 合高值化利用工藝有效地克服了粉煤灰的環(huán)境污染問題，大大減小了粉煤灰的危害。
[0016] 用氧化鎂進(jìn)行蒸氨及水解反應(yīng)原理是：將氧化鎂加入到氯化銨溶液中，在105? 135°C沸騰下反應(yīng)蒸出氨氣，并得到氯化鎂溶液，將該溶液加熱到500?600°C，發(fā)生氯化鎂 的水解，得到氯化氫氣體及氧化鎂，氣體經(jīng)吸收后與氧化鎂均可返回流程循環(huán)利用。所涉及 的化學(xué)反應(yīng)有： 蒸氨反應(yīng)：Mg0+2NH4Cl=2NH3+H20+MgCl2 水解反應(yīng)：MgCl2+H20=Mg0+2HCl 與其它處理粉煤灰的方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有： (1)本發(fā)明采用簡單的化學(xué)沉淀方法，將粉煤灰中的硅、鋁、鐵等有用元素提取出來，經(jīng) 濟(jì)效益高，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的綜合高值化利用。
[0017] (2)本發(fā)明工藝可從粉煤灰中提取白炭黑，氧化鐵黃，氧化鐵紅，氧化鋁等多種產(chǎn) 品，各種產(chǎn)品有廣泛的用途，產(chǎn)品附加值高。
[0018] (3)本發(fā)明中的鹽酸、氧化鎂及氨水均可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，無三廢污染，實(shí)現(xiàn)了粉煤 灰的清潔化利用。
[0019] ( 4 )本發(fā)明的工藝過程簡單，投資小，成本低，產(chǎn)品附加值高，是一個(gè)極具有產(chǎn)業(yè)化 前景的循環(huán)流化床粉煤灰綜合利用方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 (1)將某地循環(huán)流化床粉煤灰(化學(xué)組成見表1)研磨至200目。取研磨后的粉煤灰1 千克與1. 8千克質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為35%的濃鹽酸混合，在反應(yīng)1. 5小時(shí)，并過濾后得到濾渣與浸 取液。濾渣經(jīng)水逆向洗滌，進(jìn)一步處理后得到白炭黑，經(jīng)計(jì)算知硅的提取率為97%。
[0022] (2)用氨水調(diào)整浸取液pH值為3. 2,在50°C下沉淀3小時(shí)后用過濾機(jī)進(jìn)行過濾，得 到濾渣及濾液，濾渣經(jīng)水洗滌，在KKTC下烘干后得到氧化鐵黃，氧化鐵黃在260°C灼燒得 到氧化鐵紅，經(jīng)計(jì)算知鐵的提取率為78%。
[0023] (3)用氨水調(diào)整提鐵后濾液pH值為5. 1，在50°C下沉淀3小時(shí)后用過濾機(jī)進(jìn)行過 濾，得到濾渣及濾液，濾渣經(jīng)水洗滌，烘干后得到氫氧化鋁，氫氧化鋁在1050°C煅燒50分鐘 后得到冶金級(jí)氧化鋁，經(jīng)計(jì)算知鋁的提取率為80% (4)將提鋁后的濾液添加氧化鎂，氧化鎂與氯化銨的摩爾比為0. 8:1，蒸氨反應(yīng)溫度 125°C，水解反應(yīng)溫度550°C，將回收得到的氯化氫氣體與氨氣進(jìn)行計(jì)量，可知氨的回收率為 92%，氯化氫氣體回收率91%。
[0024] 表1循環(huán)流化床粉煤灰化學(xué)鉬成

【權(quán)利要求】
1. 一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將來自于循環(huán)流化床粉煤灰研磨至200?400目后與鹽酸混合，鹽酸為30%?36% 的濃鹽酸，鹽酸配用比例為每噸研磨后的粉煤灰配用1. 8?2噸濃鹽酸，加熱至90?150°C 反應(yīng)1?3小時(shí)，并過濾后得到濾渣與浸取液； (2) 用氨水調(diào)整浸取液pH值為1. 5?3. 5,經(jīng)沉淀、過濾后得到濾渣及濾液，濾渣經(jīng)洗 滌、烘干后得到鐵的化合物； (3) 用氨水調(diào)整提鐵后濾液的pH值為3. 8?5. 2,經(jīng)沉淀，過濾后得到濾渣及濾液，濾 渣經(jīng)洗滌，烘干后得到氫氧化鋁，將氫氧化鋁在900?1KKTC煅燒20?120分鐘得到冶金 級(jí)氧化鋁； (4) 將提鋁后得到的氯化銨溶液添加氧化鎂進(jìn)行蒸氨與水解反應(yīng)，氧化鎂與氯化銨的 摩爾比為0.5?1:1，蒸氨反應(yīng)溫度為105?135°C，水解反應(yīng)溫度為500?600°C，反應(yīng)得 到氯化氫氣體、氨氣及氧化鎂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，其特征在于：步驟 (2)中的濾渣在100°C下烘干得到氧化鐵黃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，其特征在于：氧化 鐵黃在200?300°C灼燒得到氧化鐵紅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于循環(huán)流化床粉煤灰的處理方法，其特征在于：步驟 (4)中產(chǎn)生的氧化鎂，以及經(jīng)吸收后的氯化氫氣體和氨氣返回步驟（1)到步驟（4)中循環(huán)利 用。
【文檔編號(hào)】C01B33/12GK104445212SQ201310420532
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】馬家玉 申請(qǐng)人:貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司