本发明专利技术公开了一种从燃煤电厂粉煤灰中提取氧化铝与硅胶的新方法。该方法采取燃煤预处理和入炉燃烧、粉煤灰直接浸取、碳分、碳酸钠及水回收、硅铝分离、热解、盐酸回收等步骤，获取高纯度氧化铝和硅胶。整个工艺过程中使用的碱、酸和水均可回收并实现循环利用。本发明专利技术可将粉煤灰中95％以上的Al2O3提取出来，并同时将90％以上的二氧化硅以高纯度硅胶的方式提取出来。尤其是利用燃煤预处理过程，使得燃煤入炉燃烧之后对粉煤灰的活化处理得以省略，从而进一步降低了能耗，使得粉煤灰提取氧化铝和硅胶的成本进一步降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源、发电、冶金、化工综合生产过程中所排放的固体废弃物的综合利用
，特别涉及一种从燃煤电厂粉煤灰中提取氧化铝与硅胶的方法。
技术介绍
目前我国的粉煤灰储灰场大多未经处理，露天堆放。粉煤灰中的20%是很容易吹 到空气中的空心微珠，富含重金属，只要风力达到四级，粉煤灰就会扬起，沉降范围可达10 万 15万平方公里，从而污染周围的土地。经过风化及大气降水的淋溶作用，长期堆放的 粉煤灰中的微量有毒重金属元素(如铅、镉、汞、砷、铬等)会渗入地下，导致土壤、地表水体 及浅层地下水的污染，影响土壤环境和水环境。 粉煤灰中的放射性物质起源于原煤，其放射性核素含量因原煤产地、品种不同而 存在差异。由于某些煤层中(特别是劣质煤)226镭、232钍、40钾等放射性核素含量较高， 燃烧后粉煤灰中的放射性元素也相对富集。因此，为实现固体废物的减量化、无害化和资源 化，研究粉煤灰的综合利用意义重大。 目前粉煤灰主要用于回填、筑路、建筑等方面，尽管用灰量较大，但经济效益并不 明显。为了提高粉煤灰的利用价值，人们尝试从粉煤灰中提取有价值的物质成分。粉煤灰 中氧化铝的含量仅次于二氧化硅，列第二。尤其是含高铝的粉煤灰中氧化铝的含量更高，因 此也可以说粉煤灰是一种铝资源矿藏。面对地球矿产资源因长期开采而储量日益减少的今 天，加强粉煤灰等工业废渣的综合利用，对解决矿产资源短缺，改善人类生存环境有重要意 义。 目前，国外发达国家对粉煤灰中具有高附加值组分的提取与开发利用非常重视， 尤其是从精细化工利用方面开展的研究工作较早，并取得了比较满意的成果。近年来，对粉 煤灰的综合利用与处置受到国家、当地政府及有关部门的高度关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从电厂粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，所提取的氧化铝和硅胶产品附加值高，市场需求量大。 为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案 —种从电厂粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，其特征在于，包括下列步 骤 步骤1 :将燃煤与Na2C03以1 : 0. 001 1 : 0. 8的重量比混合，粉碎、磨细后入炉燃烧，燃烧后排出的残余固体物为高活性粉煤灰。 步骤2 :步骤1形成的高活性粉煤灰磨细至150 300目后，加入浓度为0 20% 的氢氧化钠溶液，并使固液比为1 : 3 1 : 50，浸取温度为10°C IO(TC，浸取时间为5 分钟 90分钟。浸取后过滤，分别得到滤液和滤渣。 步骤3 :将步骤2所得滤液浓縮至原体积的10% 50% ，置入碳分池中，常压或加压条件下通入(A进行碳分。碳分温度保持在2(TC 10(TC，滤液pH值4 IO作为碳分 终点。碳分后过滤，滤渣为H2Si03和Al (OH) 3混合物，滤液为Na2C03溶液。 步骤4 :将步骤3所得Na2C03溶液负压蒸发结晶并烘干，即可回收碳酸钠。回收的 碳酸钠可直接用于步骤1。化20)3溶液加热负压蒸发过程中，接冷擬装置和储罐即可回收蒸 馏水； 步骤5 :向步骤3所得的H2Si03和Al (OH) 3混合物，加入3mo1 lOmol的精制盐酸，固液比为i : i i : io，保持温度io°c iocrc条件下反应3分钟 120分钟后过滤，得到A1C13精液和滤渣。滤渣陈化、洗涤得到纯净硅胶； 步骤6 :将步骤5所得AlCl3精液浓縮，得到AlCl3晶体。将A1C13晶体置于可排烟 热解装置中，在26(TC 120(TC条件下热解0. 5小时 12小时，得到高纯的氧化铝，同时回 收盐酸。 本专利技术的方法解决了我国燃煤电厂粉煤灰堆放占用土地、污染环境的问题，工艺 过程中所使用的碱、酸和水均可回收并实现循环利用。本专利技术具有对氧化铝提取率高、残渣 少、成本低、工艺过程简单的特点。简化了粉煤灰焙烧活化及除铁的工艺过程，大大的降低 了综合利用成本，突破了粉煤灰提取氧化铝除铁成本高及产生大量滤渣的难题，并能够获 得高附加值的高纯氧化铝和硅胶。附图说明 图1是从电厂粉煤灰中提取高纯氧化铝和硅胶的工艺流程图，也是本专利技术的一个 实施例。 图2是碳酸钠和水的回收工艺流程图。 图3是第一阶段盐酸回收的工艺流程图。 图4是第二阶段盐酸回收的工艺流程图。 以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 具体实施例方式图1是本专利技术的一个实施例，即从电厂粉煤灰中提取高纯氧化铝与硅胶的工艺流 程图。具体包括下列步骤 步骤1 :将燃煤与Na2C03以1 : 0. 001 1 : 0. 8的重量比混合，粉碎、磨细到符 合燃煤电厂煤的入炉细度后入炉燃烧。经过预处理的煤粉进入炉膛燃烧过程中受到所加助 剂Na2C03的影响，抑制了高温矿物的形成，因此，入炉燃烧后形成的粉煤灰中的硅铝物质活 性高，可以直接被碱溶液溶出。 步骤2 :向步骤1形成的高活性粉煤灰中加入浓度为0 20%的氢氧化钠溶液，并 使固液比为l : 3 1 : 50，然后使其在10°C 10(TC温度条件下浸取，浸取时间3分钟 90分钟。浸取后，Na2Si03和NaA102被溶于水中，过滤得滤液和滤渣。 步骤3 :将步骤2所得滤液浓縮至原体积的10% 50% ，置入碳分池中，常压或加 压条件下通入(A进行碳分。碳分温度保持在2(TC 10(TC，滤液pH值4 IO作为碳分 终点。碳分过程发生的化学反应如下 Na2Si03+C02+H20 — H2Si03 I +Na2C03<formula>formula see original document page 6</formula> 碳分后过滤，滤渣为H2Si03和Al (OH) 3混合物，滤液为Na2C03溶液。 步骤4 :将步骤3所得的Na2C03溶液负压蒸发结晶并烘干，即可回收碳酸钠(图2)。回收的碳酸钠直接用于步骤l。 Na2C03溶液加热负压蒸发过程中，接冷凝装置和储罐即可回收蒸馏水(图2)。 步骤5 :向步骤3所得的H2Si03和Al (OH) 3混合物，加入3mol lOmol的精制盐酸，固液比为i : i i : io，保持温度io°c iocrc条件下反应3分钟 120分钟后过滤，得到的滤液为A1C13精液，所得滤渣陈化、洗涤得到纯净硅胶。 本步骤发生的化学反应如下 <formula>formula see original document page 6</formula> 步骤6 :将步骤5所得AlCl3精液浓縮，得到AlCl3结晶体。将八化13晶体置于可排 烟热解装置中，在260°C 120(TC条件下热解0. 5小时 12小时，得到高纯的氧化铝。 热解发生的化学反应为 2A1C13 6H20 — A1203+6HC1个+3H20 通过以上步骤，可将粉煤灰中85%以上的A1A提取出来，并同时将85%以上的二 氧化硅以高纯度硅胶的方式提取出来。 上述方法还包括盐酸回收步骤，所述的盐酸回收分为以下两个阶段 第一阶段，将步骤5中铝硅分离后的A1C13精液加热负压蒸发，接冷凝装置、吸收塔，回收盐酸(图3); 第二阶段，将步骤6中A1C13晶体热解过程分解出的氯化氢气体，接冷凝装置溶解 于水或第一阶段回收的稀盐酸中，从而形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从燃煤电厂粉煤灰中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤１：将燃煤与Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］以１∶０．００１～１∶０．８的重量比混合，粉碎、磨细后入炉燃烧得到高活性粉煤灰。步骤２：步骤１形成的高活性粉煤灰磨细至１５０～３００目后，直接加入质量百分比浓度为０～２０％的氢氧化钠溶液，并使固液质量比为１∶３～１∶５０，浸取温度为１０℃～１００℃，浸取时间为３分钟～９０分钟；浸取后过滤，分别得到滤液和滤渣；步骤３：将步骤２所得滤液浓缩至原体积的１０％～５０％，置入碳分池中，常压或加压条件下通入ＣＯ↓［２］进行碳分；碳分温度保持在２０℃～１００℃，滤液ｐＨ值４～１０作为碳分终点；碳分后过滤，滤渣为Ｈ↓［２］ＳｉＯ↓［３］和Ａｌ（ＯＨ）↓［３］混合物，滤液为Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液；步骤４：将步骤３所得Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液负压蒸发结晶并烘干，回收碳酸钠；回收的碳酸钠直接用于步骤１；Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液加热负压蒸发过程中，接冷凝装置和储罐即可回收蒸馏水；步骤５：向步骤３所得的Ｈ↓［２］ＳｉＯ↓［３］和Ａｌ（ＯＨ）↓［３］混合物，加入３ｍｏｌ～１０ｍｏｌ的精制盐酸，并使固液质量比为１∶１～１∶１０，保持温度１０℃～１００℃条件下反应３分钟～１２０分钟后过滤，分别得到ＡｌＣｌ↓［３］精液和滤渣；滤渣陈化、洗涤得到纯净硅胶；步骤６：将步骤５所得ＡｌＣｌ↓［３］精液浓缩，得到ＡｌＣｌ↓［３］晶体；将ＡｌＣｌ↓［３］晶体置于可排烟热解装置中，在２６０℃～１２００℃条件下热解０．５小时～１２小时，得到高纯的氧化铝，同时回收盐酸。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马昱昭，
申请(专利权)人：马昱昭，
类型：发明
国别省市：87
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