專利名稱：基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法
基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于粉煤灰處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是煤炭燃燒產(chǎn)生的一種固體廢棄物，占煤炭量的10-40%。目前我國火力發(fā)電廠和其它燃煤鍋爐每年排放的粉煤灰高達3. 3億噸，主要應(yīng)用于建材生產(chǎn)、建筑工程、筑路、肥料生產(chǎn)、改良土壤和回填等。由于市場需求飽和以及粉煤灰活性等原因，我國粉煤灰每年均有1億噸的積存，截止2008年，我國粉煤灰累計堆積超過27億噸。巨量的粉煤灰的產(chǎn)生，既對空氣、土壤和水資源造成污染，又占用有限的空地(包括耕地)，嚴(yán)重影響人民的生活環(huán)境，因此對于煤炭的清潔利用，對粉煤灰的無害化處理成為我國能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。
我國氧化鋁工業(yè)近年來發(fā)展迅速，2006年產(chǎn)量躍居世界第一位，2008年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的27. 36%。氧化鋁目前主要由鋁土富礦通過拜耳法生產(chǎn)，然而我國鋁土礦資源僅占世界總儲量的3. 12%，且大部分品位較低，因此我國目前主要通過大量進口鋁土礦來維持氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁土礦進口量從2004年的88萬噸迅猛增長到2008年的2579萬噸。尋找鋁土礦的替代資源在我國勢在必行。我國粉煤灰中氧化鋁平均含量為27%，部分地區(qū)高達 50%，是十分重要的鋁資源。開發(fā)粉煤灰制備氧化鋁技術(shù)，不僅能夠有效解決粉煤灰的占用耕地和環(huán)境污染問題，也能夠解決我國氧化鋁生產(chǎn)原料匿乏的困境，具有極大的環(huán)境和經(jīng)濟意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效提高氧化鋁溶出率、并去除殘余雜質(zhì)離子的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于 由以下步驟實現(xiàn)步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨；步驟二 將粉磨后的粉煤灰浸入濃硫酸中，溶出，得到含有硫酸鋁的漿料； 步驟三將含有硫酸鋁的漿料經(jīng)固液分離后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59TlOO%的草酸或檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，從而除去了鈣、鎂、鐵離子；步驟四將去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用40 60°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25%的溶液，并注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰離子通過膜孔向外快速滲出而被除去；或在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%-55%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子；
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，進行兩段式流態(tài)化焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。步驟一中機械超細粉磨的具體工藝過程為
a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% 80% ；
b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；
c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到粉磨設(shè)定的粒度分布即2 10微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。步驟二中，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量比為1 :2 11，溶出溫度為80°C 200°C，時間 0. 5 2小時，濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90% 98%。步驟四中，P204萃取液由P204溶于丙酮或乙醇得到。步驟四中，萃取的溫度控制在75 85°C，萃取時間為80 100分鐘。步驟五中，硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C，出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。步驟五中，兩段式流態(tài)化焙燒的高溫焙燒段產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明采用的粉磨工藝方法能將粉煤灰進行超細粉磨，進一步降低了粉煤灰原料的細度，有效提高了后續(xù)溶出反應(yīng)的反應(yīng)效率；采用的沉淀法聯(lián)合膜法或萃取法去除硫酸鋁酸浸液中的雜質(zhì)離子，工藝簡單，除雜效率高；采用兩段式組合流態(tài)化焙燒方式可以降低系統(tǒng)能耗，對焙燒后得到的三氧化硫進行回收利用，制備濃硫酸再次用于酸浸反應(yīng)，有效降低了成本。
圖1為本發(fā)明的方法流程圖。圖2為本發(fā)明機械粉磨流程圖。圖3為本發(fā)明硫酸鋁晶體的焙燒流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細的說明。本發(fā)明所述的提取氧化鋁的方法采用粉磨工藝對粉煤灰原料進行粉磨預(yù)處理，進一步降低粉煤灰的細度，以提高后續(xù)溶出反應(yīng)的反應(yīng)效率。見圖2，將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% 80%，攪拌直至粉煤灰漿料穩(wěn)定均一。將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備粉磨活化，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的 80%，不同的粉磨缸采用不同的粉磨介質(zhì)配比，以提高超細粉磨效率，在超細粉磨過程中在不同的緩儲缸依照漿料粘度變化定量滴加分散劑，提高粉磨效率并防止?jié){料顆粒的團聚， 定量滴加的分散劑量為1%。(粉煤灰的質(zhì)量百分比)。超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，目的是篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布，進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥，可以使干燥后的粒度分布與粉磨漿料的粒度分布保持一致，并保證物料含水率低于0. 5%，如果漿料檢測未能達到機械激活設(shè)定的粒度分布。不合格漿料用隔膜泵送入緩儲缸繼續(xù)超細粉磨。分散劑采用聚丙烯，主要作用加入分散劑的目的，在于穩(wěn)定漿料分散體系提高顆粒斥力，降低顆粒間引力，防止超細過程顆粒的團聚，增加漿料的可泵性，提高固含量粉磨效率及產(chǎn)量。 且后續(xù)工藝易于除去，因此分散劑選用聚丙烯。
溶出反應(yīng)是基于以下反應(yīng)實現(xiàn)的Al2O3 + 3H2S04 = Al2(SO4)3 + 3H20反應(yīng)后酸渣分離即可得到硫酸鋁酸浸液。但因為提取過程中并沒有采取磁選等步驟實現(xiàn)除鐵等雜質(zhì)目的，其他雜質(zhì)如鉀、鈉、鈣、鎂和鋰等離子也因酸浸同鋁離子一同溶出，因此，硫酸鋁酸浸液中會含有金屬雜質(zhì)，影響最終產(chǎn)物氧化鋁的純度，本發(fā)明采用兩種方法進行金屬雜質(zhì)去除1、沉淀法聯(lián)合膜法去除雜質(zhì)(1)含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59TlOO%的草酸或檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)離子；(2)將去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用40 60°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25%的溶液，注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰等離子通過膜孔向外快速滲出而被除去，膜可采用了聚乙烯醇、磺化聚苯乙烯、聚酰胺、醋酸纖維素等多種材質(zhì)濾膜。
2、沉淀法聯(lián)合萃取法去除雜質(zhì)(1)含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59TlOO%的草酸或檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子；(2)萃取法去除金屬離子。目前萃取劑常選用磷酸酯類、胺類、脂肪酸類等。在萃取分離中，酸性磷酸酯是一種更為適合的工業(yè)萃取劑，這類萃取劑對金屬有極好的萃取效果， 可達到深度除雜質(zhì)的目的，反萃取性能較好。萃取劑可以通過回收重復(fù)使用，如Ρ204，即二 (2-乙基己基)磷酸酯，就是在核燃料(鈾)提取、稀土元素分離和有色金屬萃取中獲得廣泛應(yīng)用的工業(yè)萃取劑，其不溶于水，而溶于丙酮、乙醇等有機溶劑。萃取金屬離子的過程可以認為是陽離子交換過程。Ρ204萃取液中的H+和溶液中的金屬離子發(fā)生交換，溶液中的金屬離子進入有機相，Ρ204中的H+進入水溶液。溶液中的金屬離子與有機相結(jié)合成穩(wěn)定的螯合物，通過兩相分層，液-液分離達到除去溶液中金屬雜質(zhì)的目的。反應(yīng)式如下Me3+ + 3HR—MeR3 + 3Η.從上式可以看出，Ρ204萃取金屬離子時電離出Η+，故當(dāng)采用低濃度的酸溶液時，有利于金屬離子的萃取。
去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液經(jīng)結(jié)晶、焙燒便可得到最終產(chǎn)品氧化鋁。見圖3， 將含水率為6% 15%的物料顆粒通過料倉及專用物料給料裝置進入低溫流態(tài)化焙燒系統(tǒng)進行低溫焙燒以脫除顆粒表面的全部水分及結(jié)晶水。在低溫流態(tài)化焙燒系統(tǒng)內(nèi)，環(huán)境空氣經(jīng)第一助燃風(fēng)機增壓后經(jīng)過燃燒加熱后送入低溫流態(tài)化焙燒爐風(fēng)室，當(dāng)預(yù)熱空氣所含熱量不足以滿足物料升溫脫水的過程中需要吸收大量的熱能時，啟動低溫焙燒流化床燃燒器噴入燃料，為干燥過程提供補燃熱源，供物料熱分解。物料被床內(nèi)部的熱煙氣流化而脫水干燥，逐漸轉(zhuǎn)化為熟料顆粒。低溫焙燒流化床本體采用沸騰鼓泡床設(shè)計以減少物料的揚析量。 低溫焙燒流化床本體運行溫度維持在200 350°C。出低溫焙燒流化床溫度260°C左右并含有粉塵的低溫干燥尾氣，主要成分是H2O和少量SO3,從低溫焙燒流化床本體頂部進入飛灰分離系統(tǒng)的第一旋風(fēng)分離器，煙氣中攜帶出的小粒徑顆粒被分離出來，通過第一回料裝置回送至低溫焙燒流化床本體下部密相區(qū)內(nèi)繼續(xù)焙燒干燥；出第一旋風(fēng)分離器過濾后的尾氣可以直接進入煙氣處理系統(tǒng)。出低溫焙燒流化床的粉料通過重力作用進入第一物料貯罐，隨后物料經(jīng)過第一物料貯罐下部的氣相輸送裝置被連續(xù)從下部排料管進入高溫流態(tài)化焙燒系統(tǒng)。粉料在高溫流態(tài)化焙燒系統(tǒng)進一步焙燒后成為合格產(chǎn)品。在高溫焙燒系統(tǒng)內(nèi)，流化空氣進行燃燒加熱，從流化床下的水冷布風(fēng)板進入爐膛對物料形成流態(tài)化。高溫循環(huán)流化床本體運行溫度維持在 750 1050°C。循環(huán)流化床燃燒器噴入燃料為焙燒過程提供熱源。高物料濃度的高溫焙燒煙氣從高溫循環(huán)流化床本體頂部進入第二旋風(fēng)分離器，主要成分是SO3和H20。采用第二旋風(fēng)分離器將煙氣中攜帶出的大量粉塵通過第二回料裝置回送至高溫循環(huán)流化床本體下部， 進一步回收細小粉塵顆粒，焙燒煙氣經(jīng)過降溫后進入酸回收系統(tǒng)，形成硫酸循環(huán)利用。焙燒合格的熟料排入多級沸騰冷卻床進行冷卻，同時將燃燒空氣預(yù)熱，預(yù)熱后的助燃空氣溫度為150°C，送回低溫流態(tài)化焙燒系統(tǒng)充分利用熱量。多級錯流沸騰冷卻床內(nèi)部設(shè)置有直立隔墻，限制物料的返混，建立逆流換熱的布局。高溫熟料進入多級沸騰冷卻床后，由左向右運動；環(huán)境空氣經(jīng)冷卻風(fēng)機增壓后送入多級錯流沸騰冷卻床作為流化介質(zhì)，由下而上，構(gòu)成氣固錯流，并形成固體物料的多級冷卻，提高了冷卻效果。自多級錯流沸騰冷卻床冷卻后的成料排料溫度為80°C。具體實現(xiàn)步驟如下
步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為
a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% 80% ；
b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；
c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即2 10微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90% 98%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 :2 11，溶出溫度為80°C 200°C，時間0. 5 2小時，得到含有硫酸鋁的漿料。
步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59TlOO%的草酸或檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。
步驟四將去除鈣、鎂、鐵離子的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用40 60°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25%的溶液，注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰等離子通過膜孔向外快速滲出，從而深度去除雜質(zhì)離子；或在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%-55%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子，P204萃取液由P204溶于丙酮或乙醇得到，萃取的溫度控制在 75 85°C，萃取時間為80 100分鐘。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
實施例一步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% ；b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即2微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。
步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 :2，溶出溫度為80°C，時間2小時，得到含有硫酸鋁的漿料。
步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 的草酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。
步驟四將去除鈣、鎂、鐵離子的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用40°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的溶液，注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰離子通過膜孔向外快速滲出，從而深度去除雜質(zhì)離子。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
實施例二
步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為
a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為75% ；
b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；
c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即5微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 :6，溶出溫度為140°C，時間1小時，得到含有硫酸鋁的漿料。步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%的草酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。步驟四將去除鈣、鎂、鐵離子的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用50°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的溶液，注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰等離子通過膜孔向外快速滲出，從而深度去除雜質(zhì)離子。步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。實施例三
步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為
a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為80% ；
b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；
c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即10微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 11，溶出溫度為200°C，時間0. 5小時，得到含有硫酸鋁的漿料。步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 100%的檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。步驟四將去除鈣、鎂、鐵離子的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用60°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的溶液，注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰等離子通過膜孔向外快速滲出，從而深度去除雜質(zhì)離子。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
實施例四步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% ；b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即2微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。
步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 :2，溶出溫度為80°C，時間2小時，得到含有硫酸鋁的漿料。
步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 的草酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。
步驟四在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子，P204萃取液由P204溶于丙酮得到，萃取的溫度控制在 75°C，萃取時間為100分鐘。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
實施例五步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為75% ；b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；C、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即5微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。
步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 :6，溶出溫度為140°C，時間1小時，得到含有硫酸鋁的漿料。
步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%的草酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。
步驟四在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子，P204萃取液由P204溶于丙酮得到，萃取的溫度控制在 80°C，萃取時間為90分鐘。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
實施例六步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨，機械超細粉磨的具體過程為a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為80% ；b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到機械激活設(shè)定的粒度分布即10微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。
步驟二 將磨細后的粉煤灰浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸中，溶出，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量體積比為1 11，溶出溫度為200°C，時間0. 5小時，得到含有硫酸鋁的漿料。
步驟三含有硫酸鋁的漿料經(jīng)過濾除雜后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 100%的檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，除去鈣、鎂、鐵離子。
步驟四在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子，P204萃取液由P204溶于乙醇得到，萃取的溫度控制在 85 °C，萃取時間為80分鐘。
步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在 200 350°C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C。出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。焙燒產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
權(quán)利要求
1.基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于 由以下步驟實現(xiàn)步驟一對粉煤灰原料進行機械超細粉磨；步驟二 將粉磨后的粉煤灰浸入濃硫酸中，溶出，得到含有硫酸鋁的漿料； 步驟三將含有硫酸鋁的漿料經(jīng)固液分離后得到硫酸鋁酸浸液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59TlOO%的草酸或檸檬酸，沉淀過濾分離固體沉淀，從而除去了鈣、鎂、鐵離子；步驟四將去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液加入攪拌罐中，然后用40 60°C的純凈水將硫酸鋁溶液調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 25%的溶液，并注入到透過膜裝置中，溶液高速流動產(chǎn)生壓力，使膜通道內(nèi)外兩側(cè)形成壓差，部分水及鉀、鈉和鋰離子通過膜孔向外快速滲出而被除去；或在去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì)的硫酸鋁酸浸液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%-55%的P204萃取液，萃取，深度去除鈣、鎂、鐵離子；步驟五將去除了雜質(zhì)離子的硫酸鋁酸浸液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體，進行兩段式流態(tài)化焙燒得到氧化鋁、三氧化硫和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟一中機械超細粉磨的具體工藝過程為a、將聚丙烯分散劑水溶液添加到325目粉煤灰中得到粉煤灰漿料，聚丙烯分散劑與粉煤灰的質(zhì)量比為2:1000，粉煤灰漿料的濃度為70% 80% ；b、將粉煤灰漿料通過隔膜泵送入超細粉磨設(shè)備進行粉磨，粉磨介質(zhì)采用95氧化釔穩(wěn)定氧化鋯珠，裝填量為粉磨缸體容積的80%，在超細粉磨過程中滴加聚丙烯分散劑添加量為粉煤灰的質(zhì)量的1%。；c、超細加工后的漿料經(jīng)200目旋振篩，篩出超細粉磨時可能破碎的粉磨介質(zhì)，用激光粒度檢測儀檢測漿料的粒度分布，如達到粉磨設(shè)定的粒度分布即2 10微米，則進入干燥設(shè)備干燥，干燥設(shè)備采用強力粉碎干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟二中，粉煤灰與濃硫酸的質(zhì)量比為1 :2 11，溶出溫度為80°C 200°C，時間 0. 5 2小時，濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90% 98%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟四中，P204萃取液由P204溶于丙酮或乙醇得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟四中，萃取的溫度控制在75 85°C，萃取時間為80 100分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟五中，硫酸鋁晶體的焙燒采用兩段式流態(tài)化焙燒方式，硫酸鋁晶體首先在200 3500C的低溫焙燒流化床焙燒，出低溫焙燒流化床的粉料經(jīng)過密相氣力輸送被連續(xù)送入高溫循環(huán)流化床完成二次焙燒，焙燒溫度在750 1050°C，出高溫循環(huán)流化床焙燒后的熟料連續(xù)排入多級沸騰冷卻床進行冷卻得到最終產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法，其特征在于步驟五中，兩段式流態(tài)化焙燒的高溫焙燒段產(chǎn)物中的三氧化硫可用來制備步驟二中的硫酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于粉磨酸浸工藝從粉煤灰中提取氧化鋁的方法。從粉煤灰中提取氧化鋁常用的方法工藝流程長、單爐焙燒、未充分考慮雜質(zhì)的去除。本發(fā)明對粉煤灰超細粉磨；然后進行濃硫酸溶出，得到含有硫酸鋁的漿料；固液分離后得硫酸鋁溶液；通過聯(lián)合除雜法去除溶液中的雜質(zhì)離子；再將硫酸鋁精液蒸發(fā)濃縮，析出硫酸鋁晶體；經(jīng)兩段式組合流態(tài)化焙燒得到氧化鋁；煙氣中的三氧化硫回收形成硫酸循環(huán)使用。本發(fā)明的粉磨工藝能將粉煤灰超細粉磨，進一步降低了粉煤灰的細度，有效提高了后續(xù)溶出的反應(yīng)效率；其聯(lián)合除雜法去除硫酸鋁溶液中的雜質(zhì)離子，工藝簡單，除雜效率高；兩段式組合流態(tài)化焙燒工藝耗能少，焙燒后的三氧化硫回收循環(huán)利用，降低了成本。
文檔編號B09B3/00GK102515227SQ201110438078
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者黨濤, 曾偉, 李琦, 楊超, 梁興國, 段文科, 郭坤, 郭新鋒, 錢永康, 高璇 申請人:西安航天科技工業(yè)公司