一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统与方法，该系统包括沿提取氧化铝方向依次连接的研磨机、预脱硅反应器、活化煅烧反应器、酸浸反应器、氢氧化铁提纯反应器、中和反应器和高温煅烧反应器，其中，预脱硅反应器还连接有预脱硅剂加药器，活化煅烧反应器还连接有活化剂加药器，酸浸反应器还连接有酸浸液加药器，氢氧化铁提纯反应器还连接有氢氧化铁提纯剂加药器，中和反应器还连接有中和剂加药器。与现有技术相比，本发明专利技术，在实现粉煤灰综合利用的同时，实现高纯氧化铝的提取和除杂产物的分级提纯，真正实现固废资源化的理念。真正实现固废资源化的理念。真正实现固废资源化的理念。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统与方法


[0001]本专利技术属于环境保护
，涉及一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统 与方法。

技术介绍

[0002]粉煤灰由于成分复杂并且难以处理和处置，已经为环境保护的关注重点，但同 时，由于其具有独特的物化性质，且富含多种有价值的金属元素，作为一种潜在的 资源，亟待合理的资源化利用。目前，粉煤灰已应用于建材、陶瓷等生产领域，但 高值化利用率偏低。近年来，粉煤灰中有价元素的提取已作为一种高值化利用途径， 成为国内外学者的研究热点。特别是铝的提取，既可解决粉煤灰的堆积问题，也可 使灰中的大量铝资源得到有效利用。在提取过程中，由于粉煤灰中的氧化铝主要以 莫来石、刚玉等稳定晶态物质形式存在，采用普通的提取工艺很难直接破坏粉煤灰 中SiO2‑
Al2O3键和莫来石结构。此外，由于粉煤灰物相组成极其复杂，提取工艺中 的除杂过程也亟待改善。
[0003]
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提供一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统与方法， 在实现粉煤灰综合利用的同时，实现高纯氧化铝的提取和除杂产物的分级提纯，真 正实现固废资源化的理念。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案之一提供了一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，包括 沿提取氧化铝方向依次连接的研磨机、预脱硅反应器、活化煅烧反应器、酸浸反应 器、氢氧化铁提纯反应器、中和反应器和高温煅烧反应器，其中，预脱硅反应器还 连接有预脱硅剂加药器，活化煅烧反应器还连接有活化剂加药器，酸浸反应器还连 接有酸浸液加药器，氢氧化铁提纯反应器还连接有氢氧化铁提纯剂加药器，中和反 应器还连接有中和剂加药器。
[0007]进一步的，所述的预脱硅反应器的液体出口还连接硅酸钙提纯反应器，该硅酸 钙提纯反应器还连接有除硅剂加药器，所述硅酸钙提纯反应器的液体出口还返回连 接所述预脱硅反应器。更进一步的，所述的硅酸钙提纯反应器与预脱硅反应器之间 还设有第二沉淀池。
[0008]进一步的，所述的研磨机与预脱硅反应器之间还设有筛网机，其中，筛网机的 粗粉出口还返回连接研磨机的入口。
[0009]进一步的，沿提取氧化铝方向，所述预脱硅反应器与活化煅烧反应器之间还设 有第一沉淀池，所述酸浸反应器和氢氧化铁提纯反应器之间还设有第三沉淀池，所 述氢氧化铁提纯反应器和中和反应器之间还设有第四沉淀池，所述中和反应器和高 温煅烧反应器之间还设有第五沉淀池。
[0010]进一步的，所述中和反应器的液体出口还返回连接氢氧化铁提纯反应器的入口。
[0011]本专利技术的技术方案之二提供了一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的方法，该方 法包括以下步骤：
[0012](1)取待处理粉煤灰加入研磨机中研磨处理，过筛得到细粉粒排入预脱硅反 应器中，加入预脱硅剂进行预脱硅处理，处理完成后的泥水混合液经固液分离后， 沉淀物排入活化煅烧反应器中；
[0013](2)往活化煅烧反应器中投加活化剂，活化煅烧处理，所得煅烧产物排入酸 浸反应器中；
[0014](3)向酸浸反应器中加入酸浸液进行酸溶反应，所得反应产物沉降分离后， 上清液排入氢氧化铁提纯反应器中；
[0015](4)往氢氧化铁提纯反应器中加入氢氧化铁提纯剂进行提纯处理，处理完成 后的混合液沉淀分离，所得上清液继续排入中和反应器中；
[0016](5)往中和反应器中加入中和剂继续调节pH，接着沉降分离，得到氢氧化铝 沉淀物并排入高温煅烧反应器；
[0017](6)对送入高温煅烧反应器的氢氧化铝沉淀物进行高温煅烧，即得到高纯氧 化铝。
[0018]进一步的，步骤(1)中，预脱硅处理的反应时间为30
‑
1000min。
[0019]进一步的，步骤(2)中，活化煅烧的温度为100
‑
1500℃，时间为10
‑
500min。
[0020]进一步的，步骤(3)中，酸溶反应的温度为25
‑
100℃，时间为30
‑
600min。
[0021]进一步的，步骤(4)中，提纯处理的时间为30
‑
500min。
[0022]进一步的，步骤(6)中，高温煅烧的温度为400
‑
1500℃，时间为10
‑
300min。
[0023]进一步的，所述的预脱硅剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙或氢氧化钾中的一 种或几种。
[0024]进一步的，所述的活化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或 几种，其投加量为10
‑
300g/L。
[0025]进一步的，所述的酸浸液为盐酸、硫酸、硝酸或草酸中的一种或几种。
[0026]进一步的，所述的氢氧化铁提纯剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、碳酸氢钠 或碳酸钠的一种或几种。
[0027]进一步的，所述的中和剂为盐酸、硫酸、硝酸或草酸中的一种或几种。
[0028]进一步的，步骤(1)中，泥水混合液经固液分离所得的上清液经除硅处理后 还返回预脱硅反应器的入口。
[0029]进一步的，步骤(2)中，中和反应器中调节pH并沉降分离后所得的上清液 也回流至氢氧化铁提纯反应器的入口。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0031](1)工艺普适性较强，可针对循环流化床粉煤灰或煤粉炉粉煤灰进行高值化 利用提取氧化铝，氧化铝提取率不低于86％。
[0032](2)通过预脱硅、深度脱硅以及分步沉淀等过程实现杂质的高效去除和分离 提纯，缓解燃煤电厂粉煤灰固废的处理和处置压力，实现粉煤灰的完全资源化利用。
[0033](3)回流硅酸钙提纯反应器及中和反应器产生的碱液，避免了废液的产生， 实现粉煤灰提铝过程的零排放。
[0034](4)提取过程中产生的硅酸钙、硅胶、氢氧化铁等产品纯度较高，硅酸钙可 作为保温材料进行回收，硅胶可作为高活性吸附材料进行回收，氢氧化铁可作为颜 料或净水剂原料进行回收。且氧化铝提取过程无二次固废产生，真正实现粉煤灰的 高值化利用。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的工艺流程图；
[0036]图2为实施例2中所回收的硅酸钙、硅胶、氢氧化铁和氧化铝产品图；
[0037]图3为粉煤灰预脱硅过程与硅酸钙提取过程的反应条件优化结果；
[0038]图4为预脱硅粉煤灰活化煅烧过程与酸浸过程的反应条件优化结果。
[0039]图中标记说明：
[0040]1‑
研磨机，2
‑
筛网机，3
‑
预脱硅反应器，4
‑
第一沉淀池，5
‑
硅酸钙提纯反应器， 6
‑
第二沉淀池，7
‑
活化煅烧反应器，8
‑
酸浸反应器，9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，包括沿提取氧化铝方向依次连接的研磨机、预脱硅反应器、活化煅烧反应器、酸浸反应器、氢氧化铁提纯反应器、中和反应器和高温煅烧反应器，其中，预脱硅反应器还连接有预脱硅剂加药器，活化煅烧反应器还连接有活化剂加药器，酸浸反应器还连接有酸浸液加药器，氢氧化铁提纯反应器还连接有氢氧化铁提纯剂加药器，中和反应器还连接有中和剂加药器。2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，所述的预脱硅反应器的液体出口还连接硅酸钙提纯反应器，该硅酸钙提纯反应器还连接有除硅剂加药器，所述硅酸钙提纯反应器的液体出口还返回连接所述预脱硅反应器。3.根据权利要求2所述的一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，所述的硅酸钙提纯反应器与预脱硅反应器之间还设有第二沉淀池。4.根据权利要求1所述的一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，所述的研磨机与预脱硅反应器之间还设有筛网机，其中，筛网机的粗粉出口还返回连接研磨机的入口。5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，沿提取氧化铝方向，所述预脱硅反应器与活化煅烧反应器之间还设有第一沉淀池，所述酸浸反应器和氢氧化铁提纯反应器之间还设有第三沉淀池，所述氢氧化铁提纯反应器和中和反应器之间还设有第四沉淀池，所述中和反应器和高温煅烧反应器之间还设有第五沉淀池。6.根据权利要求1所述的一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统，其特征在于，所述中和反应器的液体出口还返回连接氢氧化铁提纯反应器的入口。7.一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的方法，其基于如权利要求1
‑
6任一所述的系统来实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)取待处理粉煤灰加入研磨机中研磨处理，过筛得到细粉粒排入预脱硅反应器中，加入预脱硅剂进行预脱硅处理，处理完成后的泥水混合液经固液分离后，沉淀物排入活化煅烧反应器中；(2)往活化煅烧反应器中投加活化剂，活化煅烧处理，所得煅烧产物排入酸浸反应器中；(3)向酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振，叶小芳，郭家明，明强，袁瑶，江婕，余司颀，郗家福，曾丽，赵晓丹，夏庆，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：