專利名稱：一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰高附加值利用領(lǐng)域，尤其涉一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法。
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。微粉氫氧化鋁是目前世界上用量最大的無機(jī)阻燃劑之一，它具有阻燃、消煙、填充三大功能，在燃燒時(shí)無二次污染，熱解時(shí)不產(chǎn)生有毒和有腐蝕性的氣體、并吸熱和放出水蒸汽，具有阻燃自熄性能。它不但在聚烯烴中分散性好，且易于與其他添加物質(zhì)產(chǎn)生阻燃協(xié)同效應(yīng)，另外由于結(jié)晶水的存在，還可 使聚合物制品賦予抗靜電功能，同時(shí)使高分子聚合物的強(qiáng)度和韌性等性質(zhì)得到改善和提高，由于其表面具有與涂層表面平行排列的趨勢(shì)，因此還可使度膜紙具有表面光滑和高度光澤和白度，同時(shí)對(duì)油墨有良好的吸收性。由于微粉氫氧化鋁有以上優(yōu)越性和其廉價(jià)性，因此其是目前最理想的有毒阻燃劑的替代品及添加劑。并且每年需求量以每年30%以上的速度遞增。作為無機(jī)填料廣泛應(yīng)用于:1、電線、電纜中的阻燃劑和填充劑。2、絕緣子、硅橡膠中的阻燃劑和填充劑。3、橡塑發(fā)泡保溫材料中阻燃添加劑。4、覆銅板行業(yè)中的阻燃劑和填充劑。5、高檔造紙行業(yè)的添加劑。6、高分子材料、電子等許多行業(yè)中。7、塑料阻燃涂料以及家庭、汽車內(nèi)的裝飾材料上。目前，氫氧化鋁微粉是在以氫氧化鋁為原料，通過重新溶解、結(jié)晶析出的化學(xué)方法加工而形成，呈白色粉末狀，具有無毒、無味、分散性好，阻燃、消煙、填充等功能特點(diǎn)，在燃燒時(shí)無二次污染，熱解時(shí)不產(chǎn)生有毒和有腐蝕性的氣體、并吸熱和放出水蒸汽，具有阻燃自熄性能。氫氧化鋁來著鋁土礦，而鋁土礦又是不可再生資源，而且原料氫氧化鋁價(jià)格高。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，目的利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品微粉氫氧化鋁，節(jié)約鋁土礦資源，制備出的微粉氫氧化鋁粒度在I 10 μ m。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，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4.5 8:1 ；
熟料燒成:將生料加熱至35(T700°C，燒成時(shí)間控制在0.5飛h，制成熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入精制液分解工序；
熟料溶出:熟料用熱水或洗液進(jìn)行溶出，溶出時(shí)間0.l 5h，鋁以鋁鹽的形式進(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)行固液分離和逆流洗滌，溶液為含鋁溶液，洗后渣為高硅渣；
溶出液一次除鐵:采用銨鐵礬法對(duì)溶出液進(jìn)行一次除鐵，將鐵離子濃度降低至2g/L以下，一次除鐵后溶液進(jìn)行二次除鐵，一次除鐵洛為高鐵洛；
溶出液二次除鐵:采用通氧凈化除鐵方式對(duì)一次除鐵精液進(jìn)行二次除鐵，是鐵離子濃度降至30mg/L以下，所得到的除鐵渣返回生料制備工序；
精制液溶液分解:向二次除鐵后的精制液中通熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到微粉氫氧化鋁和硫酸銨溶液；
微粉氫氧化鋁分離洗滌:精制液分解后的漿液進(jìn)行固液分離和氫氧化鋁洗滌，液體為循環(huán)液硫酸銨溶液 ，固體為微粉氫氧化招;
微粉氫氧化鋁干燥:將洗滌后的微粉氫氧化鋁進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)品微粉氫氧化鋁產(chǎn)品粒度I 10 μ m。所述的生料制備是粉煤灰采用直接混合或磨制混合中的一種。所述的磨制混合是采用濕磨或干磨中的一種。所述的熟料溶出采用磨機(jī)溶出或攪拌溶出中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌中的一種。所述的溶出液一次除鐵中銨鐵礬法采用的中和劑為氨水、氨氣、石灰或煤灰中的一種。所述的溶出液二次除鐵中采用的中和劑為氨水、氨氣或氫氧化鋁洗液中的一種。所述的溶出液一次除鐵和溶出液二次除鐵中高鐵渣的分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的微粉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。所述的微粉氫氧化鋁干燥采用噴霧干燥、盤式干燥或螺旋干燥中的一種。所述的微粉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)明利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品微粉氫氧化鋁，既解決了粉煤灰的環(huán)境污染問題又節(jié)約鋁土礦資源。整體工藝過程為弱酸性體系，設(shè)備腐蝕問題易于解決，有利于產(chǎn)業(yè)化推廣。
圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(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IOOOg上述組成的粉煤灰中的爐底渣，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450°C，保溫lh，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用一段磨機(jī)溶出0.5h，鋁以鋁鹽的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)加壓分離和三級(jí)逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進(jìn)行一次除鐵，采用石灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到0.8g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進(jìn)行二次除鐵，采用氨水作為中和劑，溶液中鐵離子降低到29mg/L，除鐵后漿液采用加壓分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到粒徑為I μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)后，經(jīng)加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用。實(shí)施例2
取IOOOg實(shí)施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，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
0.5h，制成熟料和氨氣，氨氣回收；燒成的熟料在洗液中用二段磨機(jī)溶出0.5h，鋁以鋁鹽的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)沉降分離和一級(jí)逆流洗滌，液體為含招溶液，固體為高娃洛；溶出液進(jìn)行一次除鐵，采用氨水作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到lg/L。除鐵后漿液采用加壓分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進(jìn)行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到25mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨氣，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用加壓分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用盤式干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到粒徑為ΙΟμπι的微粉氫氧化鋁。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。實(shí)施例3
取IOOOg實(shí)施例1中組成的原料粉煤灰中的飛灰，將粉煤灰與硫酸銨直接混合，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300°C，保溫3h，制成熟料和氨氣，氨氣采用水回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用連續(xù)攪拌溶出2h，鋁以鋁鹽的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬?高硅渣；溶出后漿液經(jīng)真空分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣，溶出液進(jìn)行一次除鐵，采用煤灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.95g/L。除鐵后漿液采用沉降分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進(jìn)行二次除鐵，采用氫氧化鋁洗液作為中和劑，溶液中鐵離子降低到20mg/L，除鐵后漿液采用沉降分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用沉降分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用螺旋干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到粒徑為5 μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用自然循環(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。實(shí)施例4
取IOOOg實(shí)施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，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8:1 ;將生料加熱至700°C，保溫3h，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在洗液中用間斷攪拌溶出
0.lh，鋁以鋁鹽的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)真空分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進(jìn)行一次除鐵，采用石灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.5g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進(jìn)行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到10mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用螺旋干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到粒徑為8μπι的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)和強(qiáng)制循環(huán)組合蒸發(fā)后，經(jīng)加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用。實(shí)施例5
取IOOOg實(shí)施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，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400°C，保溫5h，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在洗液中用間斷攪拌溶出5h，鋁以鋁鹽的形式進(jìn)入溶液，硅留在殘?jiān)行纬筛吖柙?；溶出后漿液經(jīng)真空分離和二級(jí)逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進(jìn)行一次除鐵，采用氨氣作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.9g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進(jìn)行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到22mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產(chǎn)生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用噴霧干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到粒徑為3 μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發(fā)和強(qiáng) 制循環(huán)組合蒸發(fā)后，經(jīng)加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，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4.5 8:1 ； 熟料燒成:將生料加熱至35(T700°C，燒成時(shí)間控制在0.5飛h，制成熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入精制液分解工序； 熟料溶出:熟料用熱水或洗液進(jìn)行溶出，溶出時(shí)間0.l 5h，鋁以鋁鹽的形式進(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)行固液分離和逆流洗滌，溶液為含鋁溶液，洗后渣為高硅渣； 溶出液一次除鐵:采用銨鐵礬法對(duì)溶出液進(jìn)行一次除鐵，將鐵離子濃度降低至2g/L以下，一次除鐵后溶液進(jìn)行二次除鐵，一次除鐵洛為高鐵洛； 溶出液二次除鐵:采用通氧凈化除鐵方式對(duì)一次除鐵精液進(jìn)行二次除鐵，是鐵離子濃度降至30mg/L以下，所得到的除鐵渣返回生料制備工序； 精制液溶液分解:向二次除鐵后的精制液中通熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到微粉氫氧化鋁和硫酸銨溶液； 微粉氫氧化鋁分離洗滌:精制液分解后的漿液進(jìn)行固液分離和氫氧化鋁洗滌，液體為循環(huán)液硫酸銨溶液，固體為微粉氫氧化招; 微粉氫氧化鋁干燥:將洗滌后的微粉氫氧化鋁進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)品微粉氫氧化鋁產(chǎn)品粒度1 10 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的生料制備是粉煤灰采用直接混合或磨制混合中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的磨制混合是采用濕磨或干磨中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化招的方法，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1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)逆流洗滌中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液一次除鐵中銨鐵礬法采用的中和劑為氨水、氨氣、石灰或煤灰中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液二次除鐵中采用的中和劑為氨水、氨氣或氫氧化鋁洗液中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液一次除鐵和溶出液二次除鐵中高鐵渣的分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉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所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉氫氧化鋁干燥采用噴霧干燥、盤式干燥或螺旋干燥中的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉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。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，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。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法，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)明涉及一種粉煤灰高附加值利用領(lǐng)域，尤其涉一種粉煤灰生產(chǎn)微粉氫氧化鋁的方法。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、溶出液一次除鐵、溶出液二次除鐵、精制液溶液分解、微粉氫氧化鋁分離洗滌和微粉氫氧化鋁干燥。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品微粉氫氧化鋁，既解決了粉煤灰的環(huán)境污染問題又節(jié)約鋁土礦資源。整體工藝過程為弱酸性體系，設(shè)備腐蝕問題易于解決，有利于產(chǎn)業(yè)化推廣。
文檔編號(hào)C01F7/02GK103101944SQ20131002786
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者李來時(shí), 王鵬, 劉濤濤, 周鳳祿, 劉瑛瑛 申請(qǐng)人:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司