一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法技术

本发明专利技术提供一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法，该方法包括：(1)对含铝的酸处理液进行凝胶化，过滤分离得到凝胶和凝胶滤液；(2)在凝胶滤液中加入浓硫酸，一次盐析结晶得到粗硫酸铝；(3)将粗硫酸铝加水溶解，过滤得到硫酸钙和除钙滤液；(4)在除钙滤液中加浓硫酸，二次盐析结晶得到高纯硫酸铝；(5)将二次盐析结晶滤液蒸发提浓，得到高纯硫酸钠沉淀。本发明专利技术针对矿物的酸处理废液，尤其是煤炭酸碱除灰法的酸处理废液，开发了一种综合处理和资源化利用方法。采用该技术，可以有效提取氧化铝和制备硫酸铝，满足市场需要。具有非常好的工业应用价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法


[0001]本专利技术涉及一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法。

技术介绍

[0002]煤炭相对丰富、石油和天然气相对贫乏的能源结构，决定了中国能源消费以煤炭为主。电煤和炼焦煤是煤炭的主要用途，其他用途还包括化工、建材用煤等。虽然煤炭在一次能源消费占比中近年来呈下降趋势，2015年消费总量仍有39.65亿吨，占比超过62.3％。在未来的几十年内，煤炭的作为国家一次能源消费主体的现状不会发生根本改变。
[0003]中国煤炭种类复杂，煤质总体较差，灰分偏高，经过多年开采，煤质不断下降。对煤炭精制，尤其是生产高附加值的低灰煤炭，主要有化学法和物理法。化学法是通过化学药剂和煤中组分进行化学反应的方法。常规酸碱法是应用最广泛的方法，使碱和煤中矿物进行反应，用酸浸取形成的无机化合物，经过滤洗涤与煤中有机质分离。物理法主要有OTP法和油团聚—浮选法，均利用煤中有机质和无机矿物亲油疏水性的差异。将原料煤细磨达到单体解离，借助烃类等中性油作桥连液和剪切力作用，将亲油细粒有机质团聚，使亲水矿物颗粒分散悬浮在水中，再通过筛分、离心或浮选等方式分离、洗涤、干燥、回收。此外，煤炭物理法深度除灰还涉及电选工艺，但除灰效率难以稳定达到超纯煤的品质要求。
[0004]近年来，有关煤炭除灰精制的技术，主要可以分为：煤炭物理分离除灰方法，如中国专利申请201710999607.9(一种利用无烟煤物理法制备超纯煤的工艺)，中国专利申请201610166372.0(一种超纯煤的制备工艺)、中国专利申请201110195118.0(一种煤炭深度净化系统及方法)、中国专利申请97116584.X(煤炭深度物理脱灰脱硫工艺)、中国专利申请201210259309.3(选煤厂煤泥制备精细水煤浆的方法)、中国专利申请200420052870.5(超精煤浮选机)；煤炭化学除灰方法，如中国专利申请201710999565.9(一种利用无烟煤物理-化学法制备超纯煤的工艺)，中国专利申请201710999573.3(一种利用无烟煤化学法制备超纯煤的工艺)，中国专利申请00380102494.4(煤的脱矿物质方法)，中国专利申请03262744.0(煤酸反应脱硫去灰装置)，中国专利申请201010513009.4(从煤加工中除灰以避免现场的大量氟化氢)，中国专利申请201010131521.2(用于提高燃煤发电设备的联合循环效率的脱水系统和过程)；煤炭溶剂萃取方法，如中国专利申请201110373648.X(一种热萃取煤的方法)、中国专利申请201510979337.6(一种有效提高煤热萃取收率的方法)、中国专利申请201020524863.6(一种制备超纯煤的设备)、中国专利申请200810019409.2(一种煤全组分族分离的温和化工艺)、中国专利申请200910076672.X(一种煤炭液化方法)。
[0005]综上所述的各种方法，煤炭除灰精制，传统物理法简单易行，但适应性差，除灰效率较低。化学法适应性强，除灰效率高，但伴随除灰废液的处理问题。虽然在中国专利申请201010131521.2(用于提高燃煤发电设备的联合循环效率的脱水系统和过程)中对于处理氢氟酸法除灰的废水，提出了节能的反渗透膜处理技术，但未能给出资源化利用方案。尤其是对于应用最为广泛的常规酸碱法，当前仍缺乏废液处理和资源化利用的方案。
[0006]中国是氧化铝的生产大国，例如，2017年中国氧化铝产量6660万吨。同时，我国的
铝土矿资源极度缺乏，严重依赖进口。同年，我国生产铝土矿6800万吨，进口6855万吨，对外依存度超过50％。从煤炭发电得到的粉煤灰中提铝，是近年的研究热点，旨在补充市场上铝土矿的短缺。但粉煤灰提铝的产品单一，过程能耗高，经济性较差。如果能从煤炭除灰废液中，提取和制备可满足市场需要的氧化铝或者化学品氧化铝(例如硫酸铝)，则有利于减少铝土矿进口。同时，煤炭除灰工艺，还可以得到高附加值的超纯煤，具有较好的经济性。

技术实现思路

[0007]为了提高煤炭除灰工艺的附加值，本专利技术提出一种除灰酸性废液的综合处理和资源化利用方法，本专利技术的方法能够高效利用煤炭除灰酸液中的铝，并在温和条件下，提纯制备得到高纯度的硫酸铝。
[0008]为了实现前述目的，本专利技术提供一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法，该方法包括：(1)对含铝的酸处理液进行凝胶化，过滤分离得到凝胶和凝胶滤液；
[0009](2)在凝胶滤液中加入浓硫酸，一次盐析结晶得到粗硫酸铝；
[0010](3)将粗硫酸铝加水溶解，过滤得到硫酸钙和除钙滤液；
[0011](4)在除钙滤液中加浓硫酸，二次盐析结晶得到高纯硫酸铝；
[0012](5)将二次盐析结晶滤液蒸发提浓，得到高纯硫酸钠沉淀。
[0013]优选地，其中，含铝的酸处理液中，以SiO2计的Si含量大于1wt％，优选为大于2wt％，进一步优选为2-10wt％。
[0014]优选地，步骤(1)凝胶化的条件包括：温度为20-99℃，优选为60-90℃；和/或时间为0.5-3小时，优选为0.2-48小时。
[0015]优选地，步骤(2)中，所述浓硫酸的质量浓度为80-98％，浓硫酸与凝胶滤液的体积比为(0.1-2):1，优选为(0.2-1):1。
[0016]优选地，步骤(3)中，加水体积与粗硫酸铝重量的比为0.2-2(ml):1(g)。
[0017]优选地，步骤(4)中，所述浓硫酸的质量浓度为80-98％，浓硫酸与除钙滤液的体积比为(0.1-2):1，优选为(0.2-1):1。
[0018]优选地，所述含铝的酸处理液的制备步骤包括：将含硅铝矿物可选的进行碱法处理，然后进行酸处理，得到所述酸处理液。
[0019]优选地，酸处理的条件包括：酸为盐酸、稀硫酸、硝酸和磷酸中的一种或多种；和/或温度为20-200℃，优选为40-99℃。
[0020]优选地，碱法处理的条件包括：温度为100-250℃；和/或碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0021]优选地，含硅铝矿物为煤炭、煤矸石、霞石，粉煤灰，气化渣，黏土，长石中的一种或多种。
[0022]本专利技术为原创贡献，首次发现并提出了以浓硫酸溶液为介质，分离提纯硫酸铝和硫酸钠的方法。
[0023]本专利技术具有至少如下优势：
[0024]一、纯化条件温和，除杂效率高；
[0025]二、可副产高纯度的硫酸钙和硫酸钠；
[0026]三、制备的硫酸铝纯度高，废酸可回用；
[0027]四、实现了含铝的酸处理液资源化利用。
[0028]本专利技术针对矿物的酸处理废液，尤其是煤炭酸碱除灰法的酸处理废液，开发了一种综合处理和资源化利用方法。采用该技术，可以有效提取氧化铝和制备硫酸铝，满足市场需要。具有非常好的工业应用价值。
具体实施方式
[0029]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从含铝的酸处理液制备硫酸铝的方法，其特征在于，该方法包括：(1)对含铝的酸处理液进行凝胶化，过滤分离得到凝胶和凝胶滤液；(2)在凝胶滤液中加入浓硫酸，一次盐析结晶得到粗硫酸铝；(3)将粗硫酸铝加水溶解，过滤得到硫酸钙和除钙滤液；(4)在除钙滤液中加浓硫酸，二次盐析结晶得到高纯硫酸铝；(5)将二次盐析结晶滤液蒸发提浓，得到高纯硫酸钠沉淀。2.根据权利要求1所述的方法，其中，含铝的酸处理液中，以SiO2计的Si含量大于1wt％，优选为大于2wt％，进一步优选为2-10wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)凝胶化的条件包括：温度为20-99℃，优选为60-90℃；和/或时间为0.5-3小时，优选为0.2-48小时。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，所述浓硫酸的质量浓度为80-98％，浓硫酸与凝胶滤液的体积比为(0.1-2):1，优选为(0.2-1):1。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利军，李文华，郭屹，陈爱国，靳凡，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：