一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法技术

一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法：以燃煤电厂或燃煤锅炉排放的固体废弃物粉煤灰为原料，通过在硫基铵盐混合介质体系中，采用高温120～240℃下强化浸出，浸出时间0.5～6h；浸出后体系保持在75～95℃，过滤得一次滤液、一次滤渣；利用硫酸铝铵溶解度随温度变化大的特点，将一次滤液冷却到10～30℃后析出硫酸铝铵固体；一次滤渣在85～95℃条件下洗涤，过滤后得二次滤液、二次滤渣；二次滤液在蒸发浓缩后冷却到10～30℃，析出硫酸铝铵固体；将得到的硫酸铝铵固体分段高温煅烧（600～800℃和1000～1200℃），可以得到白色氧化铝粉末，同时回收硫基铵盐混合介质。采用本发明专利技术方法可实现粉煤灰中氧化铝的高效清洁提取，杂质容易脱出，具有良好的经济效益和广阔的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法
本专利技术属于大宗固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用燃煤电厂或燃煤锅炉排放的粉煤灰为原料，采用硫基铵盐混合介质体系浸出粉煤灰，由此高效提取粉煤灰中氧化铝的方法。
技术介绍
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。我国粉煤灰的年排放量已达5亿吨，累积量已高达35亿吨，其中燃煤电厂粉煤灰排放量最大。燃煤电厂收集的粉煤灰目前以灰场贮灰和露天堆积排放为主，如果不及时处理或者处理不当，不仅占用大量土地，也会对环境甚至人类的生存造成严重的危害。燃煤电厂排放的粉煤灰已成为我国主要固体废弃物。粉煤灰中一般含有丰富的铝、硅、镓等元素，也是一种重要的有价资源。目前，粉煤灰的利用途径主要包括用于生产铝硅耐火材料莫来石，用于生产白炭黑的原料，用于制备作分子筛作为吸附剂、催化剂，用于建材，用于镓生产的原料，以及利用酸法或碱法生产氧化铝。其中粉煤灰最具工业化应用前景的利用途径是粉煤灰提取氧化铝，特别是在我国内蒙古中西部以及山西北部地区的粉煤灰中氧化铝含量达到40%以上，可以作为中低品位的铝土矿处理，来弥补我国铝土矿的不足。采用粉煤灰提取氧化铝，不仅可以实现工业固体废弃物资源化利用，变废为宝，而且也有利于保护环境，减少土地资源占用。由于我国铝土矿资源的短缺，近10年来粉煤灰提取氧化铝受到国内大专院校、研究所的广泛关注，其技术大致可以分为碱法、酸法。碱法是目前研究的主流工艺路线，包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法等，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司采用石灰石烧结法提取氧化铝，煅烧温度为1340～1390℃，生产1吨氧化铝要产生约9吨渣，存在煅烧温度高，渣量大且难以利用等缺点。内蒙古大唐国际再生资源有限公司采用预脱硅碱石灰烧结法，先碱溶脱除粉煤灰中的部分硅，再烧结提铝，该法虽然渣量比石灰石烧结法减少，但是仍然存在流程长、难以生产出冶金级氧化铝的缺点。粉煤灰酸法提取氧化铝主要包括盐酸法、硫酸法以及硫酸铵盐法等。盐酸法主要采用盐酸介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到氯化铝溶液，氯化铝溶液结晶得到氯化铝晶体，氯化铝晶体煅烧得到氧化铝和盐酸，盐酸返回粉煤灰浸出氧化铝过程。该方法存在设备腐蚀严重、杂质铁难以脱除等不足。硫酸法主要采用硫酸为介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到硫酸铝溶液，硫酸铝溶液蒸发结晶得到硫酸铝晶体，硫酸铝晶体煅烧得到氧化铝和三氧化硫，三氧化硫进一步制成硫酸返回粉煤灰浸出氧化铝过程。硫酸法从粉煤灰中提取氧化铝成为目前研究的热点。CN1095689A公开了一种用粉煤灰生成硫酸铝的方法，该专利以电厂粉煤灰为原料，用质量浓度为50-60%的硫酸在100℃条件下浸泡12-24小时，过滤，煮沸浓缩抽滤得到硫酸铝晶体。该法存在氧化铝浸出速度慢，反应时间较长的缺点。CN101575112B报道了另一种利用粉煤灰生成硫酸铝的方法，首先将粉煤灰湿磨机械活化，再加入浓硫酸在一定条件下浸出得到碱式硫酸铝，再加硫酸调节得到硫酸铝溶液，蒸发浓缩得到硫酸铝晶体。CN102101688B提到了一种粉煤灰生产工业硫酸铝及其综合利用的工艺方法，将粉煤灰经过机械活化、浮选除碳、磁选除铁、硫酸浸出、固液分离、硫酸铝粗液浓缩、硫酸铝重结晶、二次固液分离、硫酸铝脱水烘干，由此得到铁含量低于0.02%的工业级硫酸铝产品。CN102020303A报道了一种利用粉煤灰生产超高纯度硫酸铝的方法，硫酸浸出后固液分离得到的滤液经过树脂吸附除铁、浓缩、有机醇醇化洗酸、硫酸铝脱水烘干，同样可得到铁含量低于0.2ppm的超高纯硫酸铝。贵阳铝镁设计院有限公司在专利CN102398912A中公开了一种采用稀硫酸在高温高压条件下溶出高铝粉煤灰中氧化铝的工艺，氧化铝的溶出率可达到85-90%；在专利CN102398913A中又提出了一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，通过稀酸浸出、净化除铁、蒸发浓缩、结晶、煅烧等步骤得到冶金级氧化铝。硫酸法同样存在杂质铁难以脱除等缺点，并且硫酸铝溶液蒸发浓缩能耗高。硫基铵盐法主要是采用硫酸铵或硫酸氢铵或硫酸铵与粉煤灰混合烧结，然后用硫酸浸出烧结产物得到硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体煅烧分别得到氧化铝并回收硫酸铵盐。公开号为CA102120593A、CA102275964A的专利中均公开了采用一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，主要是采用硫酸铵加入到粉煤灰中煅烧，经水浸结晶得到硫酸铝铵晶体，然后采用结晶出的硫酸铝铵晶体溶解后加入氨水沉淀出氢氧化铝，最后煅烧得到氧化铝。沈阳镁铝设计研究院有限公司在CN102583468ACN103086410A、CN103086411A、CN103086408A、CN103086409A中报道了以硫化铵与粉煤灰混合活化焙烧提取氧化铝的方法，并提出了不同的后处理方法，生产冶金级氧化铝。硫基铵盐法由于采用高温烧结过程，存在硫基铵盐消耗量大，氨气回收难的缺点，同时对不同类型的粉煤灰需要活化预处理。
技术实现思路
本
技术实现思路
所要解决的技术问题是：提供一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，并有效解决现有粉煤灰提取氧化铝方法中烧结或蒸发浓缩过程能耗高，杂质分离困难，以及硫基铵盐消耗量大、氨气回收难的问题，由此实现粉煤灰中氧化铝的高效清洁提取。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供的一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，包括以下步骤：（1）将粉煤灰进行粉碎筛分预处理，得到一定粒度的固体颗粒；（2）将步骤（1）得到的粉煤灰细颗粒与硫基铵盐混合介质水溶液，搅拌混合均匀；（3）将步骤（2）得到的固液混合物加入到带搅拌的密闭反应器中，进行浸出反应；（4）将步骤（3）浸出反应后得到的固液混合物降温，并在保温条件下进行固液分离操作，得到一次滤液和一次滤渣；（5）将步骤（4）得到的滤液进行冷却结晶操作，析出固体颗粒，形成固液混合物；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行过滤操作，得到硫酸铝铵固体及残留液体；（7）将步骤（6）得到的残留液体中加入一定量的硫基铵盐溶解后，形成硫基铵盐混合介质水溶液返回步骤（2），用于粉煤灰中氧化铝的溶出；（8）将步骤（4）得到的一次滤渣加入热水进行洗涤，得到固液混合物；（9）将步骤（8）得到的固液混合物进行过滤操作，得到二次滤渣和二次滤液；（10）将步骤（9）得到的二次滤液进行蒸发浓缩及冷却结晶，得到固液混合物；（11）将步骤（10）得到的固液混合物进行固液分离操作，得到硫酸铝铵固体和洗涤残液；（12）将步骤（11）固液分离后得到的洗涤残液补充一定量的新鲜水，返回步骤（7）用于一次滤渣洗涤；（13）将步骤（6）和（11）得到的硫酸铝铵固体分段高温煅烧，得到氧化铝粉末，同时回收硫基铵盐混合介质。优选地，所述的粉煤灰选自燃煤电厂煤燃烧发电或燃煤锅炉供热过程产生的粉煤灰，其中粉煤灰中氧化铝含量占20%以上。优选地，所述的硫基铵盐混合介质选自硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种与硫酸的混合物。优选地，所述的硫基铵盐混合介质水溶液中，铵离子总浓度为5～20mol/L，氢离子总浓度为5～36mol/L。优选地，所述步骤（1）的粉煤灰经粉碎筛分后的粒径为100～300目以下。优选地，所述步骤（2）粉煤灰与硫基铵盐混合介质水溶液的物料质量比为1:2～10。优选地，所述步骤（3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，包括以下步骤：（1）将粉煤灰进行粉碎筛分预处理，得到一定粒度的固体颗粒；（2）将步骤（1）得到的粉煤灰颗粒与硫基铵盐混合介质水溶液，搅拌混合均匀；（3）将步骤（2）得到的混合物加入到带搅拌的密闭反应器中，进行浸出反应；（4）将步骤（3）浸出反应后得到的固液混合物降温，并在保温条件下进行固液分离操作，得到一次滤液和一次滤渣；（5）将步骤（4）得到的滤液进行冷却结晶操作，析出固体颗粒，形成固液混合物；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行过滤操作，得到硫酸铝铵固体及残留液体；（7）将步骤（6）得到的残留液体中加入一定量的硫基铵盐溶解后，形成硫基铵盐混合介质水溶液返回步骤（2），用于粉煤灰中氧化铝的溶出；（8）将步骤（4）得到的一次滤渣加入热水进行洗涤，得到固液混合物；（9）将步骤（8）得到的固液混合物进行过滤操作，得到二次滤渣和二次滤液；（10）将步骤（9）得到的二次滤液进行蒸发浓缩及冷却结晶，得到固液混合物；（11）将步骤（10）得到的固液混合物进行固液分离操作，得到硫酸铝铵固体和洗涤残液；（12）将步骤（11）固液分离后得到的洗涤残液补充一定量的新鲜水，返回步骤（7）用于一次滤渣洗涤；（13）将步骤（6）和（11）得到的硫酸铝铵固体分段高温煅烧，得到氧化铝粉末，同时回收硫基铵盐混合介质。...

【技术特征摘要】
1.一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，包括以下步骤：(1)将粉煤灰进行粉碎筛分预处理，得到一定粒度的固体颗粒；(2)将步骤(1)得到的粉煤灰颗粒与硫基铵盐混合介质体系，搅拌混合均匀，其中所述硫基铵盐混合介质选自硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种与硫酸的混合物，铵离子浓度为5～20mol/L，氢离子浓度为5～36mol/L；(3)将步骤(2)得到的混合物加入到带搅拌的密闭反应器中，进行浸出反应，所述粉煤灰中氧化铝浸出的反应条件为：反应温度120～240℃；(4)将步骤(3)浸出反应后得到的固液混合物降温，并在保温条件下进行固液分离操作，得到一次滤液和一次滤渣；(5)将步骤(4)得到的滤液进行冷却结晶操作，析出固体颗粒，形成固液混合物；(6)将步骤(5)得到的固液混合物进行过滤操作，得到硫酸铝铵固体及残留液体；(7)将步骤(6)得到的残留液体中加入一定量的硫基铵盐溶解后，形成硫基铵盐混合介质体系返回步骤(2)，用于粉煤灰中氧化铝的溶出；(8)将步骤(4)得到的一次滤渣加入热水进行洗涤，得到固液混合物；(9)将步骤(8)得到的固液混合物进行过滤操作，得到二次滤渣和二次滤液；(10)将步骤(9)得到的二次滤液进行蒸发浓缩及冷却结晶，得到固液混合物；(11)将步骤(10)得到的固液混合物进行固液分离操作，得到硫酸铝铵固体和洗涤残液；(12)将步骤(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，许德华，包炜军，王晨晔，孙振华，回俊博，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11