一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法技术

本发明专利技术提供一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，包括：对高铝粉煤灰实施活化处理，固液分离后得到预处理粉煤灰和活化母液；对预处理粉煤灰实施预脱硅处理，经固液分离，得到脱硅粉煤灰和脱硅液；对脱硅粉煤灰进行拜尔法溶出，并对溶出料浆进行固液分离，得到铝酸钠溶液和拜尔法溶出渣；将拜尔法溶出渣与石灰乳进行水热反应，经固液分离，得到硅钙渣和回收碱液；对铝酸钠溶液进行种分分解，得到氢氧化铝和种分分解母液；对氢氧化铝进行煅烧，得到氧化铝。本方法在对高铝粉煤灰活化脱硅后采用拜耳法工艺提取氧化铝，不仅能够得到高品质的冶金级氧化铝产品，而且能够回收拜耳法溶出渣中的碱，具有成本低、能耗低等工艺特点，并具有操作简单的优点。

Method for extracting alumina from high alumina fly ash

The invention provides a method for extracting alumina from high-alumina fly ash, which comprises: activating high-alumina fly ash, obtaining pretreated fly ash and activated mother liquor after solid-liquid separation, pre-desilication treatment for pretreated fly ash, and obtaining desiliconized fly ash and desiliconized liquid after solid-liquid separation; Bayer process for desiliconized fly ash; Sodium aluminate solution and Bayer leaching residue were obtained by solid-liquid separation of the slurry. The Bayer leaching residue was hydrothermally reacted with lime milk to obtain calcium silicate residue and recovered alkali solution. The alumina was calcined to obtain alumina. This method can not only obtain high quality metallurgical alumina products, but also recover the alkali in the digested slag of Bayer process. It has the advantages of low cost, low energy consumption and simple operation.

【技术实现步骤摘要】
一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法
本专利技术涉及高铝粉煤灰的资源化利用，尤其涉及一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法。
技术介绍
氧化铝是生产铝锭的主要原材料。世界上95％以上的氧化铝是通过铝土矿生产的。我国是世界最大的氧化铝生产国，目前每年氧化铝产量超过3000万吨。但同时我国铝土矿资源相对匮乏，铝土矿储量仅占世界总储量的7％左右，且多为难处理的一水硬铝石矿。由于铝土矿资源不足，目前60％左右的铝土矿依赖于向国外进口。而我国内蒙古中西部和山西北部等地区的煤炭发电后产生的高铝粉煤灰储量丰富，仅内蒙准格尔煤田潜在的高铝粉煤灰资源蕴藏量就达150亿吨，相当于我国目前铝土矿保有储量的8倍以上，并且部分高铝粉煤灰中氧化铝含量可达到40％～50％。近几年来，我国各大院校和科研单位积极开展了高铝粉煤灰提取氧化铝新工艺研究，主要工艺方法为：预脱硅-碱石灰烧结法、一步酸溶法、硫酸铵烧结-拜耳法、石灰石烧结-低温拜耳法等。其中酸溶法因存在对设备材质腐蚀严重、产品杂质含量较高而难以生产冶金级氧化铝等问题，难以实现大规模工业化生产；硫酸铵烧结法存在渣相流量大、氨气回收利用难等缺点，因此也没有产业化实例；石灰石烧结法与碱石灰石烧结法类似，但其渣量更大、能耗更高，并且回收率较碱石灰石烧结法稍低。预脱硅-碱石灰烧结法是目前唯一实现工业化生产并取得成功的工艺方法，比如专利ZL201110117710.9就公开了此工艺的技术特点。然而目前世界上90％以上的氧化铝为拜耳法工艺所生产，烧结法工艺重点生产多品种氧化铝，所以预脱硅-碱石灰烧结法工艺难以大规模推广应用生产冶金级氧化铝。因此，如何高铝粉煤灰为原料，提供一种新的氧化铝提取工艺，以冶金级氧化铝为导向产品，是解决我国西北大型能源基地高铝粉煤灰高值化利用的关键。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，能够大规模生产高品质的冶金级氧化铝产品，实现高铝粉煤灰的高值化利用；并能够回收拜尔法溶出过程中的碱。为实现上述目的，本专利技术提供的高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，包括如下步骤：对高铝粉煤灰实施活化处理，固液分离后得到预处理粉煤灰和活化母液；对预处理粉煤灰实施预脱硅处理，再经固液分离，得到脱硅粉煤灰和脱硅液；对脱硅粉煤灰进行拜尔法溶出，并对溶出浆料进行固液分离，得到铝酸钠溶液和拜尔法溶出渣；将拜尔法溶出渣与石灰乳进行水热反应，再经固液分离，得到硅钙渣和回收碱液；对铝酸钠溶液进行种分分解，得到氢氧化铝和种分分解母液；对氢氧化铝进行煅烧，得到氧化铝。根据本专利技术的技术方案，在对高铝粉煤灰活化脱硅后采用拜尔法工艺提取氧化铝，不仅能够提高脱硅率、得到高品质冶金级氧化铝产品，而且还能回收拜尔法溶出渣中的碱。由于该提铝工艺是在传统拜尔法工艺的基础上进行改进，具有工艺简单、生产难度低的特点，适合大范围工业化推广应用。高铝粉煤灰通常是指氧化铝的质量含量大于40％的粉煤灰。本专利技术对于高铝粉煤灰的具体来源不做特别限定，比如可以是我国内蒙古中西部和山西北部等地区的煤炭发电后产生的粉煤灰，其铝硅比(氧化铝与二氧化硅之间的质量比)一般为1.0～1.3，氧化铝的质量含量一般高于40％。具体的，对高铝粉煤灰的活化处理，可以包括：采用酸处理剂与高铝粉煤灰进行反应，通常可控制酸处理剂与高铝粉煤灰之间的液固质量比为(3～5)：1，并控制反应温度为50～90℃，时间不少于0.5小时，一般为0.5～3小时，比如1～3小时；该酸处理剂具体可以是硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、草酸、醋酸等的水溶液，或者也可以是上述几种酸混合而成的水溶液。酸处理剂的质量浓度为3％～15％。比如采用质量浓度为13.5％的硫酸水溶液作为酸处理剂，或者采用硫酸与盐酸的混合水溶液作为酸处理剂，其中硫酸和盐酸的质量浓度分别为5.5％和7.0％。目前常规预脱硅工艺所得脱硅粉煤灰的铝硅比仅为2.0～2.2左右，而根据本专利技术的技术方案，通过在预脱硅处理之前首先采用酸处理剂对高铝粉煤灰实施上述工艺条件下的活化处理，能够使脱硅粉煤灰的铝硅比达到2.6以上，脱硅粉煤灰的铝硅比较常规预脱硅工艺提高20％以上，从而最终有利于氧化铝产品品质的提升。上述采用酸处理剂对高铝粉煤灰所实施的活化处理，属于化学活化处理。进一步的，还可以实施物理活化处理。在本专利技术具体实施过程中，活化处理还包括将高铝粉煤灰进行研磨至平均粒径不高于15μm的步骤，一般控制预处理粉煤灰粉末的平均粒径范围为3μm～15μm。本专利技术对于上述研磨工艺不做特别限定，比如可以是球磨、棒磨、辊压等方式，得到高铝粉煤灰粉末。具体的，上述对高铝粉煤灰所实施的物理活化处理和化学活化处理，可以分步进行，也可以同时进行。比如可以首先对高铝粉煤灰进行研磨，然后将得到的高铝粉煤灰粉末与酸处理混合并反应；或者，也可以在研磨高铝粉煤灰的过程中加入酸处理剂。通过上述物理活化结合化学活化处理，进一步提高了脱硅效率。对高铝粉煤灰活化处理完成后，对得到的活化产物进行固液分离，比如可采取过滤等常规固液分离手段，具体可采取真空抽滤设备对活化产物进行固液分离，得到固态的预处理粉煤灰和液态的活化母液。上述活化母液中含有未完全反应的酸处理剂，因此可将活化母液循环使用，比如可将活化母液经蒸法浓缩或通过补充加入硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、草酸、醋酸等以调整酸浓度，然后合并到酸处理剂中，继续对高铝粉煤灰实施活化处理。上述高铝粉煤灰经过活化处理所得到预处理粉煤灰，即可进一步实施预脱硅处理。在本专利技术具体实施过程中，是采用质量浓度为10％～30％的氢氧化钠溶液对预处理粉煤灰实施预脱硅处理，其中，氢氧化钠溶液与预处理粉煤灰的液固质量比为3：1～6：1，预脱硅处理的温度一般控制在70～135℃，预脱硅处理的时间一般不少于0.5小时，通常控制在0.5～3小时。上述预脱硅条件，可以使高铝粉煤灰的脱硅效率达到45％～53％。预脱硅处理完成后，对得到的预脱硅产物进行固液分离，得到脱硅粉煤灰以及脱硅液。其中，可采用本领域常规手段完成上述预脱硅产物的固液分离，比如在常规的真空抽滤设备进行固液分离，得到脱硅粉煤灰滤饼和脱硅液。本专利技术中，经过预脱硅所得到的脱硅液可以进一步加工利用，比如通过添加石灰、铝酸钠等用于制备活性硅酸钙、沸石等产品，不做特别限定。本专利技术采用铝酸钠调整液对脱硅粉煤灰进行拜尔法溶出，具体的，控制铝酸钠调整液与脱硅粉煤灰之间的液固质量比为(3～6)：1，拜尔法溶出的温度为180～260℃，时间不少于1小时，一般控制拜尔法溶出的时间为1～5小时，然后对溶出料浆实施固液分离，即可得到铝酸钠溶液和拜尔法溶出渣。在上述铝酸钠调整液中，Na2Ok的浓度为160～260g/L，Al2O3的浓度为70～140g/L。进一步的，可控制铝酸钠调整液中Na2Ok与Al2O3之间的物质的量之比(分子比)为(3.0～3.2)：1。在本专利技术的方案中，Na2Ok、Na2Oc均是氧化铝工业中常用的技术名词，其中Na2Ok(k是苛碱中“苛”的第一个拼音字母。有时候直接用Na2O来表示，或者直接用NK来表示)用来表征铝酸钠调整液或其它碱性溶液中NaOH与NaAlO2的含量之和，也就是在这类碱性溶液中分别将NaOH及NaAlO2含量均折合成Na2O来计算，然后将二者相加所得的值称为碱性溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：对高铝粉煤灰实施活化处理，固液分离后得到预处理粉煤灰和活化母液；对所述预处理粉煤灰实施预脱硅处理，再经固液分离，得到脱硅粉煤灰和脱硅液；对所述脱硅粉煤灰进行拜尔法溶出，并对溶出料浆进行固液分离，得到铝酸钠溶液和拜尔法溶出渣；将所述拜尔法溶出渣与石灰乳进行水热反应，再经固液分离，得到硅钙渣和回收碱液；对所述铝酸钠溶液进行种分分解，得到氢氧化铝和种分分解母液；对所述氢氧化铝进行煅烧，得到氧化铝。

【技术特征摘要】
1.一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：对高铝粉煤灰实施活化处理，固液分离后得到预处理粉煤灰和活化母液；对所述预处理粉煤灰实施预脱硅处理，再经固液分离，得到脱硅粉煤灰和脱硅液；对所述脱硅粉煤灰进行拜尔法溶出，并对溶出料浆进行固液分离，得到铝酸钠溶液和拜尔法溶出渣；将所述拜尔法溶出渣与石灰乳进行水热反应，再经固液分离，得到硅钙渣和回收碱液；对所述铝酸钠溶液进行种分分解，得到氢氧化铝和种分分解母液；对所述氢氧化铝进行煅烧，得到氧化铝。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化处理包括：采用酸处理剂与所述高铝粉煤灰进行反应，所述酸处理剂与高铝粉煤灰的液固比为(3～5)：1，所述反应温度为50～90℃，反应时间不少于0.5小时；其中，所述酸处理剂选自硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、草酸和醋酸中的一种或者几种混合而成的水溶液，其质量浓度为3～15％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活化处理还包括将所述高铝粉煤灰进行研磨至平均粒径不高于15μm的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用质量浓度为10～30％的氢氧化钠溶液对所述预处理粉煤灰实施预脱硅处理，其中，氢氧化钠溶液与预处理粉煤灰的液固比为(3～6)：1，预脱硅处理的温度为70～135℃，时间不少于0.5小时。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：公彦兵，孙俊民，高志军，洪景南，王娜，张文诚，许学斌，胡剑，李运改，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15