本发明专利技术涉及基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的方法。现有技术中，用流化床焙烧活化粉煤灰提取氧化铝时，由于物料结块、粘壁，难于实现工业化；生产出粗氧化铝后再溶解除杂，工序多、效率低、能耗高。本发明专利技术将粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，对颗粒进行两段式流态化焙烧，将熟料用水加热溶出，对滤液进行联合除杂，氨沉结晶，煅烧得到氧化铝。本发明专利技术采用粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，富氧两段式流态化焙烧工艺，用水加热溶出，改变除杂工艺顺序，用先除杂、后氨沉结晶生成高纯氢氧化铝的技术方案，解决了现有技术中设备腐蚀、焙烧粘壁、结团、结焦的问题，并缩短了整体主流程的工艺链，极大地降低了粉煤灰提取氧化铝的能耗及成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。现有技术中，用流化床焙烧活化粉煤灰提取氧化铝时，由于物料结块、粘壁，难于实现工业化；生产出粗氧化铝后再溶解除杂，工序多、效率低、能耗高。本专利技术将粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，对颗粒进行两段式流态化焙烧，将熟料用水加热溶出，对滤液进行联合除杂，氨沉结晶，煅烧得到氧化铝。本专利技术采用粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，富氧两段式流态化焙烧工艺，用水加热溶出，改变除杂工艺顺序，用先除杂、后氨沉结晶生成高纯氢氧化铝的技术方案，解决了现有技术中设备腐蚀、焙烧粘壁、结团、结焦的问题，并缩短了整体主流程的工艺链，极大地降低了粉煤灰提取氧化铝的能耗及成本。【专利说明】
本专利技术涉及一种氧化铝提取方法，具体涉及一种基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧 化铝的方法。
技术介绍
火力发电在我国的发电结构中占有主导地位，而燃煤火力发电在火力发电中占有 绝对的比例，粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物。 近年来，随着电力工业的发展，粉煤灰的排放量急剧增长，据中国煤炭工业协会 2009年1月的报告，2008年我国的产煤总量为27. 16亿吨，其中大部分用于发电，我国粉煤 灰的年排放量已超过2亿吨，累计堆存量超过25亿吨，占用了大量耕地、大范围地污染了环 境。因此，开展粉煤灰的综合利用研究，实现其资源化，不仅是关系到我国电力工业及相关 工业可持续发展所面临的亟待解决的重大问题，而且对保护土地资源、减少和消除环境污 染，实现循环经济具有重要意义。 粉煤灰中含有的主要成份有41203、510246 203460、1102、0&;0、1(20、1%0等，其中氧 化铝的含量一般可达到20%?40%，最高可达50%以上，可代替铝土矿成为一种很好的氧化 铝资源。由于粉煤灰是在炉膛中高温燃烧的产物，所以大部份粉煤灰是以玻璃体形式存在， 其结构聚合度大，化学性质十分稳定。 目前国内夕卜由粉煤灰制备氧化铝的方法，主要为酸浸法、碱熔法。 酸浸法(硫酸直接浸取法、氟銨助溶法、硫酸铝銨等）系以酸为浸剂从粉煤灰中提 取氧化铝，其缺点是粉煤灰中含有的其它金属也会随铝一起进入浸取液，影响氧化铝产品 的纯度，需设法提纯，且对设备腐蚀严重，污染大。 烧结碱熔法(石灰石烧结自粉化法、碱石灰烧结法、碳酸钠焙烧法等）系利用碱从 粉煤灰中提取氧化铝，由于硅随铝一起溶解于碱溶液，需想法脱硅。 酸浸法或烧结碱熔法提取氧化铝的过程中，为了去除溶液中的杂质，基本上均采 用了氧化铝行业的拜尔法除杂，致使整个工艺链较长，设备投资大，能耗高；同时，无论是粉 煤灰与活化料的混合高温加热还是铝盐锻烧生成氧化铝均需进行焙烧，在焙烧过程中耗能 高、烟气量大、给后续烟气处理带来困难。此外，对于硫酸铵焙烧法提取氧化铝，该方法工业 化的最大难题在于粉煤灰与硫酸铵混合物料在焙烧过程中，当温度到220°C以上时，物料快 速糊化，粘结成团，粘壁、结块或结圈等现象不可避免，工业焙烧设备回转窑失去平衡，不能 运转，出料困难；流化床则由于物料结块、粘壁，破坏设备，无法运行，而其他焙烧方式工业 效率低，焙烧后物料粘结成块，出料困难，出料后块状物料还需破碎才能进行下一工序，工 序多、效率低、能耗高，焙烧工序难于实现工业化，因此，由于上述成本高及工艺难以操作等 原因，使粉煤灰提取氧化铝无法真正实现工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，有效克服 了现有技术的高腐蚀(如：酸法工艺)、高能耗(如：烧结法）问题，并改变除杂在流程中的先 后顺序，缩短了整体主流程的工艺链，解决了物料熔融粘壁、结块或结圈的工艺技术难题。 本专利技术所采用的技术方案是： ，其特征在于： 由以下步骤实现： 步骤一：按粉煤灰与硫酸铵摩尔比为1 : (5?10)的比例，在粉煤灰中加入硫酸铵；再 按粉煤灰与支撑剂质量比为1 :(〇. 05?0. 35)的比例，添加支撑剂；混合造粒，球型混合颗 粒的粒度为直径〇· 5?10mm ; 所述支撑剂由两种组分按1 :(〇. 5?2)的质量比混合而成，组分一选自水泥、黄泥、水 玻璃、膨润土、磷酸盐、硫酸铝铵、金属氧化物中的一种，组分二选自硫酸盐、硫酸铵与粉煤 灰的焙烧熟料、娃渔中的一种； 步骤二：对颗粒进行两段式流态化焙烧系统焙烧： A、 对造粒进行低温干燥焙烧： 采用低温干燥系统，对造粒进行低温干燥焙烧，焙烧温度为60?220°C，焙烧时间为3 秒?30分钟，去除颗粒表面的游离水； 所述低温干燥系统内，低温焙烧流化床本体底部接低温焙烧流化床风室，下部与料仓 及给料装置固定连接，顶部出口与第一旋风分离器上部一侧固定连接；低温焙烧流化床燃 烧器安装于低温焙烧流化床风室前侧或低温焙烧流化床本体下部；第一旋风分离器底部与 第一回料装置一侧固定连接，第一回料装置另一侧与低温焙烧流化床本体下部固定连接； 第一高效旋风分离器上部的一侧与第一旋风分离器顶部出口固定连接，顶部出口与第一空 气预热器一侧连接，底部出口连接中间熟料仓；第一空气预热器另一侧连接第一布袋除尘 器一侧，第一布袋除尘器另一侧接成氨吸收系统； B、 惰性气体密相输送： 将低温干燥流化床焙烧后的混合颗粒用空分后的氮气输送入高温焙烧循环流化床； C、 对物料颗粒进行高温焙烧： 采用高温焙烧氧化铝系统，对低温干燥焙烧后密相输送来的物料颗粒进行循环流化床 高温焙烧，焙烧温度为80?800°C，焙烧时间为3秒?30分钟，最后生成熟料； 所述高温焙烧氧化铝系统内，焙烧循环流出床本体顶部出口与第二旋风分离器上部一 侧固定连接；焙烧循环流出床燃烧器可安装与焙烧循环流化床风室前侧或焙烧循环流出床 本体下部；第二旋风分离器底部与第二回料装置一侧固定连接，第二回料装置另一侧与焙 烧循环流出床本体下部固定连接；第二高效旋风分离器上部的一侧与第二旋风分离器顶部 出口固定连接，顶部出口与余热锅炉烟气进口连接，余热锅炉烟气出口连接第二布袋除尘 器一侧，第二布袋除尘器另一侧接第二空气预热器一侧，第二空气预热器另一侧连接第二 碱洗塔底部，第二碱洗塔顶部与第二引风机入口连接，第二引风机出口接烟?;第二助燃 风机与第二空气预热器空气入口连接，第二空气预热器空气出口与焙烧循环流化床风室连 接；第二回料装置分流管与多级错流沸腾冷却床热料入口连接，第二高效旋风分离器、余热 锅炉和第二布袋除尘器底部都与多级错流沸腾冷却床热料入口连接；冷却风机与多级错流 沸腾冷却床底部连接，多级错流沸腾冷却床顶部与焙烧循环流出床本体下部或余热锅炉入 口连接； 焙烧过程经历了如下反应： Al2〇3 + 4(NH4)2S04 = 2NH4 Al (S04)2 + 6 NH3 i + 3H20 A1203 + 3 (NH4)2S04 = Al2 (S04) 3 + 6 NH3 丨 + 3H20 Fe203 + 4 (NH4)2S04 = 2NH4 Fe (S04) 2 + 6 NH3 t + 3H20 Fe203 + 3 (NH4)2S04 = Fe 2 (S04) 3 + 6 NH3 丨 + 3H20 (NH4)2S04 - S03 t + NH3 t 步骤三：焙烧后产生的熟料用水在60?160°C温度下进行物料的溶出，过滤，滤液为本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：按粉煤灰与硫酸铵摩尔比为1：（5～10）的比例，在粉煤灰中加入硫酸铵；再按粉煤灰与支撑剂质量比为1：（0.05～0.35）的比例，添加支撑剂；混合造粒，球型混合颗粒的粒度为直径0.5～10mm；所述支撑剂由两种组分按1：（0.5～2）的质量比混合而成，组分一选自水泥、黄泥、水玻璃、膨润土、磷酸盐、硫酸铝铵、金属氧化物中的一种，组分二选自硫酸盐、硫酸铵与粉煤灰的焙烧熟料、硅渣中的一种；步骤二：对颗粒进行两段式流态化焙烧系统焙烧：A、对造粒进行低温干燥焙烧：采用低温干燥系统，对造粒进行低温干燥焙烧，焙烧温度为60～220℃，焙烧时间为3秒～30分钟，去除颗粒表面的游离水；所述低温干燥系统内，低温焙烧流化床本体底部接低温焙烧流化床风室，下部与料仓及给料装置固定连接，顶部出口与第一旋风分离器上部一侧固定连接；低温焙烧流化床燃烧器安装于低温焙烧流化床风室前侧或低温焙烧流化床本体下部；第一旋风分离器底部与第一回料装置一侧固定连接，第一回料装置另一侧与低温焙烧流化床本体下部固定连接；第一高效旋风分离器上部的一侧与第一旋风分离器顶部出口固定连接，顶部出口与第一空气预热器一侧连接，底部出口连接中间熟料仓；第一空气预热器另一侧连接第一布袋除尘器一侧，第一布袋除尘器另一侧接成氨吸收系统；B、惰性气体密相输送：将低温干燥流化床焙烧后的混合颗粒用空分后的氮气输送入高温焙烧循环流化床；C、对物料颗粒进行高温焙烧：采用高温焙烧氧化铝系统，对低温干燥焙烧后密相输送来的物料颗粒进行循环流化床高温焙烧，焙烧温度为80～800℃，焙烧时间为3秒～30分钟，最后生成熟料；所述高温焙烧氧化铝系统内，焙烧循环流出床本体顶部出口与第二旋风分离器上部一侧固定连接；焙烧循环流出床燃烧器可安装与焙烧循环流化床风室前侧或焙烧循环流出床本体下部；第二旋风分离器底部与第二回料装置一侧固定连接，第二回料装置另一侧与焙烧循环流出床本体下部固定连接；第二高效旋风分离器上部的一侧与第二旋风分离器顶部出口固定连接，顶部出口与余热锅炉烟气进口连接，余热锅炉烟气出口连接第二布袋除尘器一侧，第二布袋除尘器另一侧接第二空气预热器一侧，第二空气预热器另一侧连接第二碱洗塔底部，第二碱洗塔顶部与第二引风机入口连接，第二引风机出口接烟囱；第二助燃风机与第二空气预热器空气入口连接，第二空气预热器空气出口与焙烧循环流化床风室连接；第二回料装置分流管与多级错流沸腾冷却床热料入口连接，第二高效旋风分离器、余热锅炉和第二布袋除尘器底部都与多级错流沸腾冷却床热料入口连接；冷却风机与多级错流沸腾冷却床底部连接，多级错流沸腾冷却床顶部与焙烧循环流出床本体下部或余热锅炉入口连接；焙烧过程经历了如下反应：Al2O3 ＋4(NH4)2SO4＝2NH4 Al（SO4）2＋6 NH3↑＋3H2OAl2O3 ＋3(NH4)2SO4＝Al2（SO4）3＋6 NH3↑＋3H2OFe2O3＋4(NH4)2SO4＝2NH4 Fe（SO4）2＋6 NH3↑＋3H2OFe2O3＋3(NH4)2SO4＝Fe 2（SO4）3＋6 NH3↑＋3H2O(NH4)2SO4 → SO3↑＋NH3↑步骤三：焙烧后产生的熟料用水在60～160℃温度下进行物料的溶出，过滤，滤液为NH4 Al（SO4）2粗液，滤渣主要成分为二氧化硅；步骤四：NH4 Al（SO4）2粗液经除杂后，得到NH4Al（SO4）2精液；步骤五：NH4Al（SO4）2精液加入3～25%氨水，发生氨沉反应：NH4 Al（SO4）2＋3 NH3＋3H2O＝Al（OH）3↓＋2（NH4）2SO4氨水由水吸收焙烧反应过程中释放出的氨气所得；步骤六：对步骤五得到的沉淀物Al（OH）3颗粒进行循环流化床高温焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3秒～30分钟，最后生成冶金级氧化铝。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，郭新锋，梁兴国，钱永康，郭坤，杨超，高旋，王辉，李宁，王会宁，刘胜，丁建亮，
申请(专利权)人：航天推进技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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