專利名稱：一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)氧化鋁的方法，尤其涉及一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。2008年我國(guó)粉煤灰年排放量高達(dá)3億噸，我國(guó)粉煤灰的總堆存量有五、六十幾億噸。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(duì)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(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。同樣，我國(guó)是一個(gè)鋁土礦資源不富有的國(guó)家，按目前氧化鋁產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度和鋁土礦開采速度，即使考慮到遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，我國(guó)的鋁土礦的年限也很難達(dá)到30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159Γ40%，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方法主要有堿法、酸法和氨法。比較成熟的有石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法，此兩者通稱為堿法。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(xiàng)目科技成果鑒定會(huì)，采用的就是石灰石燒結(jié)法，大唐國(guó)際有限公司則采用改進(jìn)的堿石灰燒結(jié)法處理粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁。但堿法提取粉煤灰中氧化鋁存在一些問題，主要是①燒結(jié)法產(chǎn)生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產(chǎn)I噸的氧化鋁要產(chǎn)生數(shù)倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應(yīng)的銷售半徑，如果當(dāng)?shù)貨]有大型的水泥工業(yè)支持將會(huì)造成二次污染；②燒結(jié)法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價(jià)值低。③燒結(jié)法處理粉煤灰設(shè)備投資大，能耗高，成本高。由于粉煤灰的鋁硅 比很低，一般都小于1，所以采用酸法處理粉煤灰原則上更合理。酸或酸性化合物與粉煤灰中的氧化鋁反應(yīng)生成的鋁鹽，鋁鹽溶解后進(jìn)入溶液，硅不與酸或酸性化合物反應(yīng)，完全留在固相渣中。酸法處理粉煤灰可以克服燒結(jié)法的不足，不會(huì)產(chǎn)生多于原料粉煤灰的固體廢物，而且提取氧化鋁后，二氧化硅會(huì)富集，渣中其含量能達(dá)到80^90% (按氧化鋁提取率85%計(jì))，這樣更有利于其利用。粉煤灰中氧化鋁提取率是指焙燒后溶解在溶液中的氧化鋁與粉煤灰中氧化鋁的比值。酸法包括硫酸法和鹽酸法，其中氟氨助溶酸浸法比較成熟，可以獲得較高的氧化鋁提取率，但由于要加入氟氨，在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生氨氣和氟化氫有毒氣體，對(duì)周圍環(huán)境和勞動(dòng)安全帶來不利影響，而且由于酸法設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，造價(jià)高昂等問題的影響，一直未產(chǎn)業(yè)化。氨法為硫酸銨粉煤灰混合焙燒法，具有以下優(yōu)點(diǎn)①提取氧化鋁后的高硅渣經(jīng)過處理可以作為高硅填料，也可以用來制備白炭黑等硅系列產(chǎn)品，由于不含堿可以直接用于生產(chǎn)水泥；提取氧化鋁過程中產(chǎn)生的高鐵渣可以作為煉鐵原料，粉煤灰中的鋁、硅、鐵均得到了有效利用反應(yīng)體系為弱酸體系，設(shè)備較容易解決，利于產(chǎn)業(yè)化；③制備過程為減量過程，渣量小。但目前形成的氨法均存在一些不足和問題:比如專利CN100457628C “粉煤灰中提取氧化鋁同時(shí)聯(lián)產(chǎn)白炭黑”中提到采用在60(T70(TC焙燒f 2h進(jìn)行活化，這樣雖然可以是粉煤灰中氧化鋁提取率較高，但粉煤灰的加熱升溫和降溫過程能耗高，而且后續(xù)采用“堿溶一碳分”工藝處理氨水或氨氣沉淀出的氫氧化鋁和氫氧化鐵的混合物，這樣生產(chǎn)的氧化鋁為粉狀氧化鋁不能滿足電解鋁工業(yè)的要求；其它一些專利中熟料產(chǎn)物為硫酸鋁銨，硫酸鋁銨溶解度小，需要大量的水進(jìn)行溶出，這些水都需要蒸發(fā)排出，蒸發(fā)能耗和成本高；在目前的一些專利中都忽略了氨沉淀出的氫氧化鋁固相中都含有硫酸根，不能用熱水洗滌去除，硫酸根再用堿液處理會(huì)造成大量堿的損失。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，目的是不添加任何助劑，取消高耗能的焙燒活化，同時(shí)保證不降低粉煤灰中氧化鋁提取率，采用拜耳法種分工藝處理氨水或氨氣沉淀得到的氫氧化鋁和氫氧化鐵的混合物，得到符合電解鋁要求的砂狀氧化鋁。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供了一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟:
生料制備:將粉煤灰與硫酸銨混合，制備成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4 7:1 ;
熟料燒成:將生料加熱至35(T650°C，燒成時(shí)間控制在0.5飛h，制成含硫酸鋁的熟料和
氨氣；
熟料溶出:燒成的熟料用熱水或洗液進(jìn)行溶出，溶出時(shí)間0.Γ51ι，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?br>
高硅渣分離洗滌:溶出后的漿液進(jìn)行固液分離和洗滌，溶液為硫酸鋁溶液，洗后渣為高硅渣；
硫酸鋁溶液分解:向硫酸鋁溶液加入氨氣或氨水，得到含有雜質(zhì)的粗氫氧化鋁和硫酸銨溶液；
粗氫氧化鋁分離洗滌:硫酸鋁分解后的漿液進(jìn)行固液分離和粗氫氧化鋁洗滌，液體為硫酸銨溶液，固體為粗氫氧化招;
粗氫氧化鋁脫硫:粗氫氧化鋁采用堿性溶液進(jìn)行脫硫，得到無硫酸根粗氫氧化鋁；
低溫拜耳法處理:脫硫粗氫氧化鋁用循環(huán)堿溶液進(jìn)行低溫拜耳法工藝處理，除去其中雜質(zhì)，得到冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣。所述的生料制備是采用直接混合或磨制混合的方式將粉煤灰與硫酸銨混合在一起。所述的磨制混合采用濕磨或干磨。所述的熟料溶出采用磨機(jī)溶出或攪拌溶出中的一種。所述的磨機(jī)溶出采用一段磨溶出或兩段磨溶出中的一種。所述的攪拌溶出采用間斷攪拌溶出或連續(xù)攪拌溶出中的一種。所述的高硅渣分離采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的高硅渣洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌中的一種。所述的氨氣或氨水來自熟料燒成工序?qū)Ξa(chǎn)生氨氣的回收步驟。
所述的粗氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的粗氫氧化鋁脫硫采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰乳或氨水中的一種作為脫硫劑。所述的脫硫粗氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的采用拜耳法處理脫硫粗氫氧化鋁為生產(chǎn)氧化鋁的全拜耳法工藝流程，包括原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配工序。所述的低溫溶出條件為溫度85 180 °C，循環(huán)堿濃度10(T220g/L，溶出時(shí)間10 90min。 所述的赤泥分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的鋁酸鈉溶液分解采用一段分解或兩段分解中的一種，分解率35飛5%。所述的氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的氫氧化鋁焙燒采用回轉(zhuǎn)窯焙燒、流態(tài)化焙燒或氣態(tài)懸浮焙燒中的一種。所述的循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用降膜蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)蒸或自然循環(huán)蒸發(fā)中的一種或幾種的組合。一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，還包括硫酸銨溶液蒸發(fā):粗氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。
所述的硫酸銨溶液蒸發(fā)采用降膜蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)蒸或自然循環(huán)蒸發(fā)中的一種或幾種的組合。所述的硫酸銨溶液蒸發(fā)產(chǎn)生的硫酸銨晶體采用離心分離、真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果:本發(fā)明不添加任何助劑，粉煤灰不需高溫焙燒活化，可有效提取粉煤灰中氧化鋁，氧化鋁的提取率可達(dá)到85%以上，通過拜耳法工藝過程經(jīng)低溫溶出種子分解等工序產(chǎn)出符合電解鋁工業(yè)要求的冶金級(jí)砂狀氧化鋁，并且成功的解決了氨氣或氨水沉淀的氫氧化鋁固相中含硫酸根的問題，大幅度的降低堿溶或拜耳法溶出的堿耗。本發(fā)明工藝流程中實(shí)現(xiàn)了硫酸銨循環(huán)，通過循環(huán)可以一批批的提取粉煤灰中氧化鋁，整個(gè)過程沒有廢氣、廢液的排出，粉煤灰提取氧化鋁后的高硅渣主要成分是二氧化硅，易于利用，高鐵渣可作為煉鐵原料供給煉鐵行業(yè)。本發(fā)明反應(yīng)體系為弱酸體系，設(shè)備容易解決，利于產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明焙燒熟料產(chǎn)物為硫酸鋁，產(chǎn)物為硫酸鋁相比可以用較少水進(jìn)行溶出。采用先進(jìn)的氫氧化鋁脫硫技術(shù)，使其在堿溶或拜耳法處理過程中減少堿的損失。
圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
原料粉煤灰組成為=Al2O3:41%, SiO2:48%, Fe2O3:3.3%、CaO:3.3%、TiO2:1.3%、MgO:0.2%。原料粉煤灰的成分也可以采用其它組成成分，這不能用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。取1OOOg上述組成的原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為5:1 ;將生料加熱至350°C，保溫lh，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣采用水回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用磨機(jī)一段溶出0.5h，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降分離和三級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)真空分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用碳酸鈉進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)后得到硫酸銨溶液返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配工序，低溫溶出條件為溫度85°C，循環(huán)堿濃度220g/L，溶出時(shí)間60min，赤泥分離洗滌采用沉降分離，鋁酸鈉溶液分解采用一段分解，分解率50%,氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離，氫氧化鋁焙燒采用回轉(zhuǎn)窯焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用降膜蒸發(fā)。得到的產(chǎn)品為冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣(赤泥)，粉煤灰中氧化鋁提取率為90%。實(shí)施例2
取IOOOg實(shí)施例1中原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為6:1 ;將生料加熱至500°C，保溫5h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用磨機(jī)二段溶出lh，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙蝗艹龊鬂{液經(jīng)沉降槽分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過加壓分離洗滌，得到 粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用氫氧化鈉進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用加壓分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)后，經(jīng)真空分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配等工序，低溫溶出條件為溫度120°C，循環(huán)堿濃度170g/L，溶出時(shí)間lOmin，赤泥分離洗滌采用加壓分離，鋁酸鈉溶液分解采用一段分解，分解率40%，氫氧化鋁分離洗滌采用沉降分離，氫氧化鋁焙燒采用氣態(tài)懸浮焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用降膜蒸發(fā)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)組合。得到的產(chǎn)品為冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣(赤泥)，粉煤灰中氧化鋁提取率為87%。實(shí)施例3
取1OOOg實(shí)施例1中原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液直接混合得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為7:1 ;將生料加熱至350°C，保溫0.5h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣通過除塵后用壓縮機(jī)送至硫酸鋁溶出液分解工序；燒成的熟料在熱水中用間斷攪拌溶出5h，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙蝗艹龊鬂{液經(jīng)真空分離和一級(jí)逆流洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用加壓分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)真空分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用氫氧化鈉進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用加壓分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)后，經(jīng)離心分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配等工序，低溫溶出條件為溫度100°c，循環(huán)堿濃度200g/L，溶出時(shí)間20min，赤泥分離洗滌采用真空分離，鋁酸鈉溶液分解采用二段分解，分解率55%，氫氧化鋁分離洗滌采用加壓分離，氫氧化鋁焙燒采用流態(tài)化焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)。得到的產(chǎn)品為冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣(赤泥)，粉煤灰中氧化鋁提取率為88%。實(shí)施例4
取IOOOg實(shí)施例1中原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為7:1 ;將生料加熱至550°C，保溫0.5h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用連續(xù)攪拌溶出1.5h，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)加壓分離洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過沉降分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用氫氧化鈉進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用沉降分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)組合后，經(jīng)加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配等工序，低溫溶出條件為溫度160°C，循環(huán)堿濃度150g/L，溶出時(shí)間50min，赤泥分離洗滌采用加壓分離，鋁酸鈉溶液分解采用一段分解，分解率35%，氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離，氫氧化鋁焙燒采用氣態(tài)懸浮焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用自然循環(huán)循環(huán)蒸發(fā)。得到的產(chǎn)品為冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣(赤泥)，粉煤灰中氧化鋁提取率為85%。實(shí)施例5
取IOOOg實(shí)施例1中原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4.5:1 ;將生料加熱至650°C，保溫1.5h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用連續(xù)攪拌溶出0.1h,鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙蝗艹龊鬂{液經(jīng)加壓分離洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過真空分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用氨水進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用沉降分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用自然循環(huán)蒸發(fā)后，經(jīng)沉降分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配等工序，低溫溶出條件為溫度180°C，循環(huán)堿濃度130g/L，溶出時(shí)間90min，赤泥分離洗滌采用真空分離，鋁酸鈉溶液分解采用二段分解，分解率45%，氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離 ，氫氧化鋁焙燒采用氣態(tài)懸浮焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用自然循環(huán)循環(huán)蒸發(fā)。得到的產(chǎn)品為冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣(赤泥)，粉煤灰中氧化鋁提取率為90%。實(shí)施例6
取IOOOg實(shí)施例1中原料粉煤灰，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4:1 ;將生料加熱至400°C，保溫2h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用連續(xù)攪拌溶出0.5h，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)加壓分離洗滌，液體為硫酸鋁溶液，固體為高硅渣；向硫酸鋁溶液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣，使溶液分解得到粗氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為粗氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；分解后漿液經(jīng)過真空分離洗滌，得到粗氫氧化鋁固體和硫酸銨溶液；粗氫氧化鋁采用石灰乳進(jìn)行脫硫，得到脫硫粗氫氧化鋁漿液，采用沉降分離和洗滌得到無硫粗氫氧化鋁；硫酸銨溶液采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)后，經(jīng)加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用；無硫氫氧化鋁經(jīng)過原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配等工序，低溫溶出條件為溫度180°C，循環(huán)堿濃度100g/L，溶出時(shí)間40min，赤泥分離洗滌采用真空分離，鋁酸鈉溶液分解采用二段分解，分解率50%，氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離，氫氧化鋁焙燒采用氣態(tài)懸浮焙燒，循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用降膜蒸發(fā)。得到的廣品為冶金級(jí)砂狀氧化招和聞鐵禮:(赤泥)，粉煤灰中氧化招提取率為88%。上文中對(duì)本發(fā)明申請(qǐng)的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了示例性描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍是由下面的權(quán)利要求書來限定的，而不受本發(fā)明申請(qǐng)中實(shí)施例所限。
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟: 生料制備:將粉煤灰與硫酸銨混合，制備成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4 7:1 ; 熟料燒成:將生料加熱至35(T650°C，燒成時(shí)間控制在0.5 5h，制成含硫酸鋁的熟料和氨氣； 熟料溶出:燒成的熟料用熱水或洗液進(jìn)行溶出，溶出時(shí)間0.Γ51ι，鋁以硫酸鋁的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙? 高硅渣分離洗滌:溶出后的漿液進(jìn)行固液分離和洗滌，溶液為硫酸鋁溶液，洗后渣為高硅渣； 硫酸鋁溶液分解:向硫酸鋁溶液加入氨氣或氨水，得到含有雜質(zhì)的粗氫氧化鋁和硫酸銨溶液； 粗氫氧化鋁分離洗滌:硫酸鋁分解后的漿液進(jìn)行固液分離和粗氫氧化鋁洗滌，液體為硫酸銨溶液，固體為粗氫氧化招; 粗氫氧化鋁脫硫:粗氫氧化鋁采用堿性溶液進(jìn)行脫硫，得到無硫酸根粗氫氧化鋁； 低溫拜耳法處理:脫硫粗氫氧化鋁用循環(huán)堿溶液進(jìn)行低溫拜耳法工藝處理，除去其中雜質(zhì)，得到冶金級(jí)砂狀氧化鋁和高鐵渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的生料制備是采用直接混合或磨制混合的方式將粉煤灰與硫酸銨混合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的磨制混合采用濕磨或干磨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用磨機(jī)溶出或攪拌溶出中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的磨機(jī)溶出采用一段磨溶出或兩段磨溶出中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的攪拌溶出采用間斷攪拌溶出或連續(xù)攪拌溶出中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的氨氣或氨水來自熟料燒成工序?qū)Ξa(chǎn)生氨氣的回收步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的粗氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的粗氫氧化鋁脫硫采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰乳或氨水中的一種作為脫硫劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的脫硫粗氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的采用拜耳法處理脫硫粗氫氧化鋁為生產(chǎn)氧化鋁的全拜耳法工藝流程，包括原礦漿調(diào)配、低溫溶出、赤泥分離洗滌、鋁酸鈉溶液分解、氫氧化鋁分離洗滌、氫氧化鋁焙燒和循環(huán)堿液蒸發(fā)及調(diào)配工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的低溫溶出條件為溫度85 180°C，循環(huán)堿濃度10(T220g/L，溶出時(shí)間10 90min。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的赤泥分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的鋁酸鈉溶液分解采用一段分解或兩段分解中的一種，分解率35飛5%。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的氫氧化鋁焙燒采用回轉(zhuǎn)窯焙燒、流態(tài)化焙燒或氣態(tài)懸浮焙燒中的一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的循環(huán)母液蒸發(fā)及調(diào)配采用降膜蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)蒸或自然循環(huán)蒸發(fā)中的一種或幾種的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于還包括硫酸銨溶液蒸發(fā):粗氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進(jìn)行蒸發(fā)，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的硫酸銨溶液蒸發(fā)采用降膜蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)蒸或自然循環(huán)蒸發(fā)中的一種或幾種的組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于所述的硫酸銨溶液蒸發(fā)產(chǎn)生的硫酸銨晶體采用離心分離、真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)氧化鋁的方法，尤其涉及一種粉煤灰硫酸銨混合焙燒生產(chǎn)冶金級(jí)砂狀氧化鋁的方法。包括下述步驟生料制備、熟料燒成、熟料溶出、高硅渣分離洗滌、硫酸鋁溶液分解、粗氫氧化鋁分離洗滌、粗氫氧化鋁脫硫和低溫拜耳法處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明不添加任何助劑，粉煤灰不需高溫焙燒活化，可有效提取粉煤灰中氧化鋁，氧化鋁的提取率可達(dá)到85%以上。
文檔編號(hào)C01F7/02GK103086411SQ20131002678
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者李來時(shí), 王鵬, 劉濤濤, 廖新勤 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司