專利名稱：一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，尤其涉及一種利用粉煤灰 制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。目前，我國粉煤灰年排放量上億 噸，我國粉煤灰的總堆存量有十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土 地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，構(gòu)成了對生態(tài)和環(huán)境的雙重破壞。因此開展粉煤灰 的綜合利用具有重大現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。同樣，我國是一個鋁資源不
富有的國家，有資料報道了我國45種主要礦產(chǎn)對2010年需求的保證程度， 有10種礦產(chǎn)屬于不能保證，其中包括鋁土礦。按著目前氧化鋁產(chǎn)量的增長速 度和鋁土礦開采、利用中的浪費，即使考慮到遠(yuǎn)景儲量，我國的鋁土礦的保 障年限也很難達(dá)到50年。所以，解決這種資源危機(jī)的方法有兩種 一是合理 利用現(xiàn)有鋁土礦資源；二是積極找尋并利用其他含鋁資源。而氧化鋁是粉煤 灰的主要成分之一，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為15%~40%，最高可達(dá)58%。所以，開 展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。
目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的研究比較成熟的有石灰石燒結(jié)法。2004 年12月內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳召開了蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司研究開發(fā)的 "粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)"項目科技成果鑒定會，采用的就是 改進(jìn)的堿石灰燒結(jié)法，該集團(tuán)自主完成了近5000噸級的中試，并取得多項專利。但石灰石燒結(jié)法提取粉煤灰中氧化鋁存在燒結(jié)溫度高，能耗大，成本高
等問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的 方法，目的是使粉煤灰中氧化鋁提取率高，殘渣提取水泥綜合利用，降低能耗。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，它 包括下述步驟生料漿制備將粉煤灰、石灰和堿液混合配成生料漿；熟料 燒結(jié)生料漿高溫?zé)Y(jié)，制備出含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二鈣的熟料；熟料 溶出溶出溫度70 9(TC,得到粗液和殘渣，分離洗滌不溶殘渣；氫氧化鋁制 備將粗液進(jìn)行脫硅后，采用碳酸化分解制備細(xì)顆粒氫氧化鋁或?qū)⒋忠褐苯?進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅粗制氫氧化鋁，高硅氫氧化鋁再經(jīng)過拜耳法溶出、
晶種分解制備粗顆粒氫氧化鋁；氧化鋁制備氫氧化鋁在1100-1400i:下焙燒， 得到冶金級氧化鋁；再將熟料溶出過程中產(chǎn)生的殘渣用于制備水泥。
所述的生料漿制備過程配料CaO與Si02的摩爾比為1.8 2.4， Na20與 八1203的摩爾比為0.8-1.6。
所述的石灰石煅燒產(chǎn)生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。 所述的熟料燒結(jié)過程中產(chǎn)生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。 所述的熟料燒結(jié)溫度1100~1600°C，優(yōu)選1200 1400°C。 所述的熟料溶出采用一段磨溶出或二段磨溶出中的一種。 所述的在對熟料溶出過程中產(chǎn)生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥。 所述的粗液經(jīng)過脫硅得到鋁酸鈉精液，通入C02進(jìn)行碳酸化分解，得到細(xì)顆粒氫氧化鋁。
所述的脫硅方法包括加壓脫硅和加入石灰乳深度脫硅。 所述的粗液直接通入C02進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁。
所述的拜耳法溶出過程溶出溫度105~195°C，停留時間10 卯min，循環(huán) 堿液Na2OK100~200g/l。
所述的通入C02進(jìn)行碳酸化分解碳分過程在碳分槽內(nèi)進(jìn)行，采用常壓碳
分或加壓碳分中的一種。
所述的晶種分解過程在種分槽內(nèi)進(jìn)行，采用一段分解或二段分解中的一種。
所述的細(xì)顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到粉狀氧化鋁。 所述的粗顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到砂狀氧化鋁。 本發(fā)明的優(yōu)點效果本發(fā)明采用嚴(yán)格控制配料的堿比和鈣比，可使粉煤 灰中的氧化鋁在高溫下充分反應(yīng)，再在常壓下有效溶出，氧化鋁的提取率可 達(dá)到90%以上。本發(fā)明的燒結(jié)溫度比石灰石燒結(jié)法低20(TC左右，能耗較之低， 殘渣可制備水泥，充分利用，符合國家環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。本發(fā)明 所用設(shè)備均為氧化鋁工業(yè)和水泥工業(yè)常用設(shè)備，利于產(chǎn)業(yè)化。
圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例l
原料粉煤灰組成為A1203: 40%、 Si02: 48%、 Fe203: 3%、 CaO: 3%、 Ti02: 1%。原料粉煤灰的組成也可以采用其它組成成分及具體用量，任何常規(guī)的粉煤灰均可以，這不能用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰；粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2: 1， NazO與八1203的摩爾比為1: 1,制備出生料漿；將生料漿在120(TC燒結(jié)，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二 鈣的熟料；熟料破碎后在8(TC下采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產(chǎn)生的 鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；鋁酸鈉溶液粗液在165"C下加壓脫硅，再加入 石灰乳進(jìn)行深度脫硅，得到鋁酸鈉溶液精液；向鋁酸鈉精液中通入在煅燒石 灰石時產(chǎn)生的co2，在碳分槽內(nèi)采用常壓碳分進(jìn)行碳酸化分解，得到細(xì)顆粒 氫氧化鋁。制備的氫氧化鋁在115(TC焙燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的冶金級粉狀氧化鋁。 經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為92%。
實施例2
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為1.8: 1， Na20與八1203的摩爾比為 0.8: 1，制備出生料漿。將生料漿在110(TC燒結(jié)，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在7(TC下破碎采用二段磨溶出，得到粗液和殘渣，產(chǎn) 生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產(chǎn)生的C02， 在碳分槽內(nèi)采用加壓碳分進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在16(TC下用Na2O180g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間40min，固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內(nèi)向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用一段分解，分解初溫75'C、終溫54-C,種子比2.5，苛性堿濃度150gT1， 分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在110(TC煅燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰 中氧化鋁提取率為90.5%。 實施例3
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.4: 1, Na20與A1203的摩爾比為 1.6: 1，制備出生料漿；將生料漿在140(TC燒結(jié)，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在90。C破碎采用二段磨溶出，得到液粗液和殘渣，產(chǎn) 生的^硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產(chǎn)生的C02， 在碳分槽內(nèi)采用加壓碳分進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在20(TC下用Na2O200g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間60min,固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內(nèi)向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用二段分解，向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種，分解初溫75°C、終溫54°C， 種子比2.5，苛性堿濃度150gT1，分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿 液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在140(TC煅燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的 冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為93%。 實施例4
粉煤灰組成與實施例l中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰；粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.2: 1， Na20與八1203的摩爾比為 1.3: 1，制備出生料槳；將生料漿在160(TC燒結(jié)，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在85'C下破碎采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產(chǎn)生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥；粗液在165'C下加壓脫硅，再加入石灰乳 進(jìn)行深度脫硅，得到鋁酸鈉溶液精液；向鋁酸鈉精液中通入在煅燒石灰石時 產(chǎn)生的co2,在碳分槽內(nèi)采用常壓碳分進(jìn)行碳酸化分解，得到細(xì)顆粒氫氧化 鋁；制備的氫氧化鋁在140(TC焙燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的冶金級粉狀氧化鋁。經(jīng)檢 測粉煤灰中氧化鋁提取率為95.5%。 實施例5
粉煤灰組成與實施例1中相同。
石灰石在120(TC煅燒得到活性石灰。粉煤灰、石灰、Na2C03和少量煤粉 混合配料，其中CaO與Si02的摩爾比為2.2: 1， Na20與A1203的摩爾比為 1.6: 1，制備出生料漿；將生料漿在130(TC燒結(jié)，得到含鋁酸鈉、鐵酸鈉和 硅酸二鈣的熟料；熟料在75'C破碎采用一段磨溶出，得到粗液和殘渣，產(chǎn)生 的鈣硅渣經(jīng)洗漆后用于制備水泥；向粗液中通入煅燒石灰石時產(chǎn)生的C02， 在碳分槽內(nèi)采用加壓碳分進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁；將高硅氫氧 化鋁在ll(TC下用Na2O120g/L的堿溶液加壓溶解，停留時間10min，固液分 離后得到純凈的鋁酸鈉溶液；在種分槽內(nèi)向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種 采用一段分解，向鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶種，分解初溫75nC、終溫54°C， 種子比2.5，苛性堿濃度150gT1，分解時間48h，制備出粗顆粒氫氧化鋁；堿 液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用；制備的氫氧化鋁在120(TC煅燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的 冶金級砂狀氧化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為94.3%。 實施例6
實施例1中制備的氫氧化鋁在110(TC焙燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的冶金級粉狀氧 化鋁。經(jīng)檢測粉煤灰中氧化鋁提取率為92%。其它同實施例l。
權(quán)利要求
1、一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于包括下述步驟生料漿制備將粉煤灰、石灰和堿液混合配成生料漿；熟料燒結(jié)生料漿高溫?zé)Y(jié)，制備出含鋁酸鈉、鐵酸鈉和硅酸二鈣的熟料；熟料溶出溶出溫度70～90℃，得到粗液和殘渣，分離洗滌不溶殘渣；氫氧化鋁制備將粗液進(jìn)行脫硅后，采用碳酸化分解制備細(xì)顆粒氫氧化鋁或?qū)⒋忠褐苯舆M(jìn)行碳酸化分解，得到高硅粗制氫氧化鋁，高硅氫氧化鋁再經(jīng)過拜耳法溶出、晶種分解制備粗顆粒氫氧化鋁；氧化鋁制備氫氧化鋁在1100～1400℃下焙燒，得到冶金級氧化鋁；在對熟料溶出過程中產(chǎn)生的殘渣用于制備水泥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的生料漿制備過程配料CaO與Si02的摩爾比為1.8-2.4，Na20與A1203的摩爾比為0.8-1.6。
3、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于石灰石煅燒產(chǎn)生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于熟料燒結(jié)過程中產(chǎn)生的C02用于鋁酸鈉溶液碳酸化分解過程。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的熟料燒結(jié)溫度1100-1600°C，優(yōu)選1200~1400°C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用一段磨溶出或二段磨溶出中的一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的在對熟料溶出過程中產(chǎn)生的鈣硅渣經(jīng)洗滌后用于制備水泥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的粗液經(jīng)過脫硅得到鋁酸鈉精液，通入C02進(jìn)行碳酸化分解，得到細(xì)顆粒氫氧化鋁。
9、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的脫硅方法包括加壓脫硅和加入石灰乳深度脫硅。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的粗液直接通入C02進(jìn)行碳酸化分解，得到高硅氫氧化鋁。
11 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的拜耳法溶出過程溶出溫度105~195°C，停留時間10~90min，循環(huán)堿液濃度100~200g/l。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的通入C02進(jìn)行碳酸化分解碳分過程在碳分槽內(nèi)進(jìn)行，采用常壓碳分或加壓碳分中的一種。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的晶種分解過程在種分槽內(nèi)進(jìn)行，采用一段分解或二段分解中的一種。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的細(xì)顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到粉狀氧化鋁。
15、根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于所述的粗顆粒氫氧化鋁在1100 140(TC下焙燒，得到砂狀氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，尤其涉及一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法。它包括生料漿制備、熟料燒結(jié)、熟料溶出、氫氧化鋁制備、氧化鋁制備和在對熟料溶出過程中產(chǎn)生的殘渣用于制備水泥的工藝步驟。本發(fā)明采用嚴(yán)格控制配料的堿比和鈣比，可使粉煤灰中的氧化鋁在高溫下充分反應(yīng)，再在常壓下有效溶出，氧化鋁的提取率可達(dá)到90％以上。本發(fā)明的燒結(jié)溫度比石灰石燒結(jié)法低200℃左右，能耗較之低，殘渣可制備水泥，充分利用，符合國家環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。本發(fā)明所用設(shè)備均為氧化鋁工業(yè)和水泥工業(yè)常用設(shè)備，利于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C01F7/02GK101654267SQ20081001285
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者劉瑛瑛, 周鳳祿, 廖新勤, 李來時 申請人:沈陽鋁鎂設(shè)計研究院