一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法技术

本发明专利技术提供一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法，该法是利用硝酸与粉煤灰低温水热反应，使粉煤灰中全部的Fe2O3、FeO及部分非晶态Al2O3溶出，再利用乙醇分离提取溶液中的Fe2O3、FeO来得到高纯度的氧化铁。本发明专利技术提供的方法，是一种对设备无特殊要求、低温反应并能高效分离提取粉煤灰中氧化铁的方法，本发明专利技术提供的方法可将粉煤灰中的氧化铝溶出90％～96％，氧化铁溶出98％～100％，本发明专利技术提供的技术方案充分利用粉煤灰的资源，制作工艺简单、生产成本低，适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粉煤灰资源化利用方法，具体讲涉及一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法。
技术介绍
燃煤发电是世界各国普遍采用的电力生产方式之一，燃煤产生的大量粉煤灰的有效利用已成为世界性课题。目前，我国超过70％的电力是由燃煤发电产生的，全国煤炭的产量大约30％用于发电，由此产生的粉煤灰如果利用量不足，不仅占据大量土地，造成严重的环境污染，也是一种资源的浪费。从另一角度讲，粉煤灰中富含多种氧化物，如Al2O3，SiO2，Fe2O3，FeO，CaO，MgO，SO3，Na2O，K2O等，此外还含有少量的稀土元素。将这些氧化物从粉煤灰中分离提取出来并制备得到相应的高附加值的产品，不仅能够产生较高的社会经济利用价值，也可缓解粉煤灰对环境的危害。粉煤灰的综合利用研究，特别是从粉煤灰中分离提取氧化铝的研究，自上世纪40年代至今，国内外的许多专家、学者在此研究上进行了大量工作并提出了多种分离提取方法。但是在提取分离氧化铝时，将氧化铁作为杂质处理掉，并没有将粉煤灰中Fe2O3和FeO回收再利用，造成资源的严重浪费。而氧化铁作为一种无机颜料，广泛应用于油漆、橡胶、塑料化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高级合金钢等领域。目前，国内外学者针对从粉煤灰中分离提取氧化铁提出了一些方法，例如：氧化钙烧结法、碱石灰烧结法等等，但这些方法由于工艺条件限制、氧化铁回收率低、耗能大、生产成本高、排渣量大等原因，造成分离提取氧化铁实施效果差。本专利技术的目的是利用稀硝酸与普通煤粉炉粉煤灰低温水热反应，使粉煤灰中全部的Fe2O3、FeO以及部分非晶态Al2O3的溶出，再利用乙醇分离提取溶液中的Fe2O3、FeO，最终得到纯度较高的氧化铁产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在低温条件下利用硝酸和乙醇提取粉煤灰中氧化铁的方法。本专利技术提供的技术方案包括利用硝酸与粉煤灰低温水热反应，使粉煤灰中全部的Fe2O3、FeO及部分非晶态Al2O3溶出，再利用乙醇分离提取溶液中的Fe2O3、FeO来得到高纯度的氧化铁。本专利技术提供的技术方案制作工艺简单、降低生产成本、充分利用了粉煤灰的资源，适合大规模生产。实现本专利技术目的技术方案如下：一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)磁选分离粉煤灰中的磁珠；2)酸浸：70℃～90℃下，按粉煤灰与硝酸的固液比为1：3～1：6的比例将粉煤灰与浓度为1％～5％的硝酸混合，反应1～4h；3)固液分离：将反应物冷却至室温后，抽滤，滤饼用按粉煤灰与水的固液比为2：1～1：2的水洗涤，得硝酸铁与硝酸铝的溶液；4)乙醇分离硝酸铝和氧化铁：乙醇与步骤3)中得到的所述溶液按2：1～5：1体积比混合，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：3～1：4加入硝酸铵配制混合液，搅拌1～2h后，抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为2：1～1：2的无水乙醇洗涤，并回收滤液；5)氧化铁回收：滴加氨水于所述回收滤液中，至溶液pH＞8，过滤，得氢氧化铁。进一步的，所述粉煤灰为按质量百分比计的下述组份：Al2O3+SiO2+Fe2O3＞70％，CaO＞5％。进一步的，所述粉煤灰按质量百分比计的下述组份：Al2O3，29.87％；19.25％，47.08％；Fe2O3，7.01％；CaO，6.98％；SO3，1.2％；烧失量，7.68％。进一步的，所述步骤1)中，用湿式弱磁场磁选机进行湿法磁选分离。进一步的，所述湿式弱磁场磁选机磁感应强度0.2T，入料速度500mL/min，物料浓度8％，磁选3～5次。进一步的，所述步骤1)磁选的目的是分离出磁珠，粉煤灰中分离出磁珠的主要成分为Fe3O4。因Fe3O4的化学性质稳定，不易与强酸强碱反应，故为使粉煤灰中的氧化铁全部分离提取，必须加入磁选步骤。和最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术提供的技术方案，能充分高效提取粉煤灰中的氧化铁。2、本专利技术提供的技术方案，利用低温反应的方法处理粉煤灰，对设备无特殊要求。3、本专利技术提供的技术方案，可将粉煤灰中的氧化铝溶出90％～96％，氧化铁溶出98％～100％。4、本专利技术提供的技术方案，粉煤灰经磁选后，磁珠的回收率达85％以上，磁珠粒径在20～30um；从粉煤灰中回收磁珠成本较低，除磁珠后的粉煤灰中非磁性部分铁含量较低，更有利于综合应用；用磁珠结合高梯度磁分离技术处理废水，能将废水中的磷去除率效果好、效率高、处理量大。5、本专利技术提供的技术方案，拓宽了粉煤灰综合利用的范围。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例进一步的对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1，粉煤灰经3次磁选，再与5％的硝酸按固液比1：3混合，并在80℃下反应4h；反应结束冷却至室温后，抽滤得到滤饼后，并用粉煤灰与水的固液比为2：1的水洗涤，得到硝酸铁和硝酸铝的溶液；按乙醇与硝酸铁和硝酸铝溶液的体积比为2：1配制加乙醇，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：3加入硝酸铵配制混合液，搅拌2h后，抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为2：1的无水乙醇洗涤，并回收滤液；滴加氨水于回收滤液中，至溶液pH＞8，过滤，得氢氧化铁。实施例2，粉煤灰经4次磁选，再与4％的硝酸按固液比1：4混合，并在75℃下反应3h；反应结束冷却至室温后，抽滤得到滤饼后，并用粉煤灰与水的固液比为1：2的水洗涤，得到硝酸铁和硝酸铝的溶液；按乙醇与硝酸铁和硝酸铝溶液的体积比为3：1配制加乙醇，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：4加入硝酸铵配制混合液，搅拌1h后，抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为1：2的无水乙醇洗涤，并回收滤液；滴加氨水于回收滤液中，至溶液pH＞8，过滤，得氢氧化铁。实施例3，粉煤灰经5次磁选，再与3％的硝酸按固液比1：5混合，并在70℃下反应3h；反应结束冷却至室温后，抽滤得到滤饼后，并用粉煤灰与水的固液比为2：1的水洗涤，得到硝酸铁和硝酸铝的溶液；按乙醇与硝酸铁和硝酸铝溶液的体积比为4：1配制加乙醇，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：3加入硝酸铵配制混合液，搅拌1.5h后，抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为2：3的无水乙醇洗涤，并回收滤液；滴加氨水于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)磁选分离粉煤灰中的磁珠；2)酸浸：70℃～90℃下，按粉煤灰与硝酸的固液比为1：3～1：6的比例将粉煤灰与浓度为1％～5％的硝酸混合，反应1～4h；3)固液分离：将反应物冷却至室温后，抽滤，滤饼用按粉煤灰与水的固液比为2：1～1：2的水洗涤，得硝酸铁与硝酸铝的溶液；4)乙醇分离硝酸铝和氧化铁：乙醇与步骤3)中得到的所述溶液按2：1～5：1体积比混合，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：3～1：4加入硝酸铵配制混合液，搅拌1～2h后，抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为2：1～1：2的无水乙醇洗涤，并回收滤液；5)氧化铁回收：滴加氨水于所述回收滤液中，至溶液pH＞8，过滤，得氢氧化铁。

【技术特征摘要】
1.一种分离煤粉炉粉煤灰中氧化铁的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)磁选分离粉煤灰中的磁珠；
2)酸浸：70℃～90℃下，按粉煤灰与硝酸的固液比为1：3～1：6的比例将粉煤灰与浓
度为1％～5％的硝酸混合，反应1～4h；
3)固液分离：将反应物冷却至室温后，抽滤，滤饼用按粉煤灰与水的固液比为2：1～1：
2的水洗涤，得硝酸铁与硝酸铝的溶液；
4)乙醇分离硝酸铝和氧化铁：乙醇与步骤3)中得到的所述溶液按2：1～5：1体积比
混合，再按氧化铝与硝酸铵的摩尔比为1：3～1：4加入硝酸铵配制混合液，搅拌1～2h后，
抽滤，得硝酸铝滤饼；接着按氧化铝与无水乙醇的固液比为2：1～1：2的无水乙醇洗涤，并
回收滤液；
5)氧化铁回收：滴加氨水于所述回收滤液中，至溶液pH＞8，过滤，得氢氧化铁。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓舒，张磊，邝清林，
申请(专利权)人：卓达新材料科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11