專利名稱：：一種從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法一種從粉泉良或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種粉煤灰或爐渣的資源化利用方法，尤其涉及一種從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
：從粉煤灰或爐渣中提取氧化鋁是將粉煤灰或爐渣作為一種二次資源的高附加值利用，相比于將粉煤灰或爐渣應(yīng)用于建筑、建設(shè)及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究，從粉煤灰或爐渣中提取氧化鋁等有用資源的研究目前仍然處于理論研究階段，可用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)路線非常有限。國(guó)外利用粉煤灰或爐渣提取氧化鋁或氫氧化鋁的研究起步較早，早在20世紀(jì)50年代，波蘭克拉科夫礦冶學(xué)院格日麥克教授以高鋁煤幵石或高鋁粉煤灰^1203>30%)為主要原料，釆用石灰石鍛燒法，從中提取氧化鋁并利用其殘?jiān)a(chǎn)硅酸鹽水泥，取得了一些研究成果，并于1960年在波蘭獲得兩項(xiàng)專利。近些年來國(guó)外有關(guān)這方面的報(bào)道較少，較新的研究成果是Park等釆用明礬間體法從粉煤灰中提取了氧化鋁(PARKHC，PARKYJ，STEVRENSR.Synthesisofaluminafromhighpurityalumderivedfromcoalflyash.MaterialsscienceandEngineering，2004,367:166-170,PARKHC，PARKYJ，STEVRENSR等，粉煤灰提取高純度明夙合成氧化鋁，材料科學(xué)與工程，2004，367:166-170)。我國(guó)從粉煤灰或爐渣中提取氧化鋁的研究同樣可以追溯到20世紀(jì)50年代，至1980年，安徽冶金科研所和合肥水泥研究所提出用石灰石燒結(jié)一碳酸鈉溶出工藝從粉灰中提取氧化鋁、其硅鈣渣用作水泥原料的工藝路線，于1982年2月通過專鑒定。寧夏自治區(qū)建材研究院在90年前后展開了堿一石灰燒結(jié)法從粉煤灰中提氧化鋁的研究，其特點(diǎn)之一就是先對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫硅處理之后再采用堿一石灰結(jié)法從中提取氧化鋁。內(nèi)蒙古蒙西集團(tuán)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)以及中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所作，已經(jīng)進(jìn)行了將近10年的研究，目前已經(jīng)獲得了一套石灰石燒結(jié)法提取氧鋁并聯(lián)產(chǎn)水泥的技術(shù)路線。此外，東北大學(xué)在山西也展開了類似的研究，目前已取得階段性成果。從粉煤灰中提取氧化鋁的方法按主要添加劑的酸堿性來說可分為酸法、堿法以及酸堿混合法，一些常見方法的優(yōu)缺點(diǎn)及存在的主要問題介紹如下酸法較有代表性的方法是硫酸浸取法，該方法為首先用一定濃度及體積的NH4F作為助溶劑對(duì)粉煤灰進(jìn)行浸泡，然后用一定濃度和體積的H2S04,在一定溫下進(jìn)行溶解，Al以Al2(SO》3的形式從粉煤灰中浸出，除去雜質(zhì)Fe后加入(肌)2S04，與之反應(yīng)生成冊(cè)4A1(S04)2.12H20，最后在950。C下加熱NH4A1(SOJ212H20就可得到A1203。堿法研究的較為深入和全面，具有代表性的方法是石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒法。石灰石燒結(jié)法系五六十年代我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)，該方法也是國(guó)內(nèi)外從粉煤中提取氧化鋁最為常用的方法?；旌戏ň褪窍扔锰妓徕c以一定比例和粉煤灰混合焙燒，然后用稀鹽酸(或稀硫酸)進(jìn)行溶解，生成硅膠和AlCl3[或者Al2(S04)3]溶液，將硅膠過濾用于進(jìn)一步制備白炭黑，對(duì)濾液進(jìn)行除雜后加入NaOH進(jìn)行中和，溶液達(dá)到一定pH值后沉淀析出Al(OH)"最后鍛燒Al(OH)3得到A1203。上述幾種方法各有優(yōu)點(diǎn)，酸法生產(chǎn)的Al203純度較高，整個(gè)工藝過程中的成渣量少；堿法工藝較為簡(jiǎn)單，比較適合于大規(guī)模生產(chǎn)；而酸堿混合法在將粉煤灰超過90%的Al203提出的同時(shí)，也將其中的大部分氧化硅提取出來，提出的氧化硅既可以制作硅膠，也能進(jìn)一步制備白炭黑。上述方法均存在一定的缺點(diǎn)酸法引了NH4F作為助溶劑，而NH4F在受熱過程中很容易揮發(fā)分解或與其它物質(zhì)反應(yīng)生成氟化物，氟化物對(duì)人有很大的危害且污染環(huán)境，且H2S04的大量使用也使得該方案難以產(chǎn)業(yè)化；堿法中的石灰石燒結(jié)法由于石灰石的使用量過大，造成能耗過高，且氧化鋁提取后成渣量過大，以蒙西集團(tuán)為例，每生產(chǎn)l噸氧化鋁大約要產(chǎn)生9噸渣。更主要的是，粉煤灰玻璃相中的非晶態(tài)氧化硅等有用組分均沒有被合理利用，而是直接進(jìn)入渣里。由于上述原因，國(guó)內(nèi)用該方法提取人1203的廠家?guī)缀跞纪．a(chǎn)；寧夏建材院所采用的堿石灰燒結(jié)法雖然預(yù)先用NaOH溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行了預(yù)脫硅處理，因此每生產(chǎn)1噸氧化鋁的成渣量便比石灰石法有所降低。但該工藝存在預(yù)脫硅率較低僅為24.3%,且對(duì)脫硅設(shè)備要求較高、脫硅液制備白炭黑過程中脫硅用氬氧化鈉溶液循環(huán)使用能耗太高等不利因素，所以該方法同樣沒能在工業(yè)上成功推廣；酸堿混合法的強(qiáng)酸、純堿(或者苛性堿)消耗量過大，且AlCl3溶液中Fe、Ti等雜質(zhì)難以去除，這些都是限制該技術(shù)方案產(chǎn)業(yè)化的不利因素。綜上所述，近年來，國(guó)內(nèi)外從粉煤灰中提取氧化鋁等有用資源的大部分研究成果僅具有理論意義，限制這些研究成果產(chǎn)業(yè)化的主要原因有以下幾點(diǎn)1、粉煤灰有用資源的提取研究不系統(tǒng)，例如，有些單獨(dú)研究提取氧化鋁，一些專門研究提取氧化硅，有些專門提取三氧化二鐵，一些專門研究提取碳，另一些專門研究提取微量元素，這些研究都是自成體系，沒有將資源的提取進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)、整合，而使之成為一個(gè)可行的整體方案，使提取成本居高不下，難以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。2、即使是單獨(dú)提取氧化鋁或氧化硅的研究，所取得的技術(shù)路線從提取率、能耗、物耗、環(huán)保及可操作性上來衡量，都存在一定的缺陷，從而限制其產(chǎn)業(yè)化推廣，在我國(guó)，至今還沒有一套系統(tǒng)完整的粉煤灰資源化利用研究成果。
發(fā)明內(nèi)容鑒于此，本專利提出一種方法，目的是將火力發(fā)電廠燃煤燃燒后的粉煤灰或爐渣，將其作為提取冶金級(jí)的氧化鋁的原料來源，通過提高精礦中的鋁硅比(氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比)，提升了粉煤灰或爐渣作為鋁土礦資源的品味，為粉煤灰或爐渣利用提取氧化鋁開辟了新的道路。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種從從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法，其中包括如下步驟步驟A:將爐渣研磨，加入氫氧化鈉溶液后攪拌；步驟B:將漿液預(yù)脫硅，得預(yù)脫硅漿液；步驟C:固液分離及精礦洗滌把預(yù)脫硅漿液固液分離，液體部分為預(yù)脫硅濾液，固體部分為濾餅，用熱水淋洗濾餅，將淋洗濾餅后的濾液收集，和預(yù)脫硅漿液分離后的濾液一起合并后為預(yù)脫硅原液，繼續(xù)循環(huán)用熱氬氧化鈉溶液或熱水淋洗濾餅，直到最后一次洗滌后的濾液與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)后將最后一次洗滌后的濾液與預(yù)脫硅原液合并，再換其它熱氫氧化鈉溶液或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到濾餅中氧化鈉的質(zhì)量百分比含量〈8.8%，停止對(duì)濾餅洗滌，經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為精礦，精礦的鋁硅比為1.4:1~1.6:1;步驟D:將預(yù)脫硅原液和與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)?shù)臑V餅洗滌液合并后進(jìn)行碳分、陳化后得到為白炭黑漿液，白炭黑漿液固液分離后收集濾液為預(yù)脫硅母液；預(yù)脫硅母液去苛化后，固體濾餅為苛化渣，濾液為預(yù)脫硅循環(huán)母液，直接用作預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液；步驟E:將精礦、石灰或預(yù)脫硅母液苛化后的苛化渣以及碳酸鈉，進(jìn)行干磨、混勻?yàn)樯?，生料燒結(jié)后為熟料，熟料與碳酸鈉溶液進(jìn)行溶出；溶出后進(jìn)行固液分離，固體為濾餅，液體為濾液，濾液收集為鋁酸鈉粗液，濾餅洗滌后為白泥備用；步驟F:鋁酸鈉粗液的深度脫硅后，進(jìn)行碳酸化分解，得氬氧化鋁；氬氧化鋁焙燒后得氧化鋁。進(jìn)一步，在步驟E中，所述生料燒結(jié)的配方為精礦、碳酸鈉，還包括石灰或預(yù)脫硅母液苛化后的苛化渣這兩種物質(zhì)中的一種或兩種，按照摩爾比Ca:Si=l.9~2.5，摩爾比Na:(Al+Fe)-0.95~1.05進(jìn)行配比。進(jìn)一步，在步驟E中，所述生料燒結(jié)的工藝條件為將生料在1100~1250。C下進(jìn)行燒結(jié)，并恒溫15~120分鐘，冷卻后用球磨機(jī)粉碎到粒度為60-100目為熟料。進(jìn)一步，在步驟D中，所述預(yù)脫硅母液去苛化的步驟為按照摩爾比氧化鈣氧化鈉為1:1.1~1:1.3進(jìn)行配比，將石灰直接添加到預(yù)脫硅母液中，在95。C攪拌反應(yīng)1~2小時(shí)后，進(jìn)行固液分離。進(jìn)一步，在步驟B中，所述預(yù)脫硅的工藝條件為，將提取漂珠后的漿液在70~100。C下恒溫預(yù)脫硅1.0~4.0個(gè)小時(shí)。進(jìn)一步，在步驟F中，所述鋁酸鈉粗液深度脫硅的工藝條件為鋁酸鈉粗液按照6~9克/升的量加入氧化鈣，將鋁酸鈉粗液放在密封的高壓反應(yīng)釜中，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速在100~20G轉(zhuǎn)/分鐘，保持140-16(TC溫度恒定，反應(yīng)2小時(shí)后，得到的鋁酸鈉濾液為精液，該精液的硅量指數(shù)大于400。進(jìn)一步，在步驟C中，所述用熱水淋洗濾餅的工藝條件為熱水的溫度為50~85°C,每千克干的濾餅所用熱水的體積為0.5升。進(jìn)一步，在步驟C中，所述繼續(xù)循環(huán)用熱氳氧化鈉溶液或熱水淋洗濾餅的工藝條件為熱水或熱氫氧化鈉溶液的溫度為50~85°C,氬氧化鈉溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度低于20%，濾餅的質(zhì)量與熱氳氧化鈉溶液或熱水的體積比為1:0.5，從第二次淋洗濾餅開始，每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的洗滌用稀氳氧化鈉溶液，以此類推。進(jìn)一步，在步驟A中，加入氫氧化鈉溶液的濃度和量為，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在10%~40%之間，按照粉煤灰或爐渣的質(zhì)量(千克)與預(yù)脫硅用燒氬氧化鈉溶溶液的體積比(升)為1:1.6~1:8進(jìn)行配比。進(jìn)一步，在步驟A中，所述攪拌的工藝條件為常溫下啟動(dòng)攪拌設(shè)備，轉(zhuǎn)速在20~50轉(zhuǎn)/分鐘，保持轉(zhuǎn)動(dòng)210分鐘。進(jìn)一步，在步驟A中，爐渣研磨到200~250目。進(jìn)一步，在步驟F中，所述焙燒的溫度在1050~1100°C。進(jìn)一步，在步驟E中，所述熟料與碳酸鈉溶液進(jìn)行溶出的工藝條件為將燒結(jié)好的熟料，按照燒結(jié)好的每千克熟料所用碳酸鈉溶液的體積為3~15升，添加質(zhì)量百分比濃度為4%~8%^20)3溶液，在75°C95。C恒溫中溶出15~60分鐘。進(jìn)一步，聯(lián)產(chǎn)漂珠的方法為，在步驟A中，待液面上浮起漂浮物后，開啟浮選設(shè)備將漂珠選取后收集到緩沖槽中，除碳工序后經(jīng)過再次分選、洗滌就可以獲得白色的漂珠產(chǎn)品。進(jìn)一步，聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法為在步驟D中，將預(yù)脫硅原液和與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)?shù)臑V餅洗滌液合并后進(jìn)行碳分，在60~95。C恒溫中碳分2~3小時(shí)，控制二氧化碳流量，所用二氧化碳體按積分?jǐn)?shù)的濃度為30~99%，在上述液體的pH值在7.5~10.5時(shí)為》灰分終點(diǎn)；在5075。C下陳化15~60分鐘后為白炭黑漿液；將陳化后的白炭黑漿液固液分離；收集濾液為預(yù)脫硅母液；固體為濾餅；預(yù)脫硅母液去苛化即按照摩爾比氧化鉤氧化鈉為1:1.1~1:1.3進(jìn)行配比，將石灰直接添加到預(yù)脫硅母液中，在95。C攪拌反應(yīng)1~2小時(shí)后，進(jìn)行固液分離，固體濾餅為苛化渣，主要成分為碳酸鉀，濾液為預(yù)脫硅循環(huán)母液，直接用作預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液；用5085'C的水淋洗濾餅，每千克含水濾餅需要用3-5升水，濾液收集為白炭黑一洗水，白炭黑一洗水，在精礦洗滌或者白泥洗滌中用，濾餅為白炭黑半成品；白炭黑半成品經(jīng)過加2摩爾/升的鹽酸或者2摩爾/升的硫酸攪拌洗滌凈化、然后用水洗滌到pH值在5~8之間，洗滌后的濾液收集為白炭黑二洗水，在白泥洗滌中用，洗滌過后的白炭黑在105150。C下的烘箱內(nèi)干燥，干燥時(shí)間控制在1~3小時(shí)后為白炭黑成品。進(jìn)一步，從干粉煤灰或爐渣中磁選出精鐵礦砂的方法為，在步驟A中，研磨后直接用干式磁選機(jī)進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000~1300奧斯特，獲得的鐵精礦砂中氧化鐵的質(zhì)量百分比約為45%;45%的鐵精礦砂后經(jīng)過脫磁設(shè)備退磁后，再經(jīng)過一級(jí)石茲選設(shè)備進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為900~1050奧斯特，最終獲得的鐵精礦砂中氧化鐵的質(zhì)量百分比約為65%。進(jìn)一步，聯(lián)產(chǎn)水泥的方法為在步驟E中，先用5085。C的純水淋洗濾餅，每千克干的濾餅所用純水為O.5升，將第一次淋洗濾餅后的濾液收集，和熟料溶出漿液分離后的濾液一起合并后為鋁酸鈉粗液；繼續(xù)重復(fù)用50~85。C的水或白炭黑一洗水或白炭黑二洗水淋洗濾餅，每千克干的濾餅所用液體的體積與第一次相同，每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的淋洗用液，直到最后一次洗滌后的濾液與鋁酸鈉粗液中氧化鈉和氧化鋁含量大致相當(dāng)后，將該洗滌后的濾液收集，并與鋁酸鈉粗液一起深度脫硅；再換其它白炭黑一洗水和白炭黑二洗水或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到白泥中氧化鈉質(zhì)量百分比含量<7%,停止洗滌；經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為白泥；然后按照質(zhì)量比白泥石灰為5:1的比例配料，進(jìn)入水泥生產(chǎn)工序生產(chǎn)水泥。本發(fā)明在以下方面進(jìn)行了改進(jìn)1、有機(jī)的連續(xù)、逐級(jí)提取粉煤灰或爐渣中的精鐵礦砂、漂珠、冶金級(jí)氧化鋁、白炭黑，以及聯(lián)產(chǎn)水泥的整套系統(tǒng)工藝流程；2、粉煤灰或爐渣預(yù)脫硅的工藝條件，提高粉煤灰或爐渣預(yù)脫硅后精礦中鋁硅比；3、預(yù)脫硅碳分母液苛化后其溶液中NaOH質(zhì)量百分比濃度在10~16%,可以直接利用來預(yù)脫硅，完全不用濃縮，極大地降低能耗，相比其它粉煤灰預(yù)脫硅技術(shù)，從白炭黑中提取一噸白炭黑，大約可以降低3噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸白炭黑能耗；4、精礦生料燒結(jié)配方以及燒結(jié)工藝條件的優(yōu)化，不僅使能耗降低，還提高了溶出率(溶出率是指精礦中有用成分Na20和AU)3在溶出過程中溶出來的量，是氧化鋁行業(yè)中通用的叫法)；5、燒結(jié)熟料溶出工藝條件，提高了溶出率；6、精礦的分離、循環(huán)洗滌工藝；7、粗鋁酸鈉液的一次深度脫硅工藝，不用多次脫硅，節(jié)約了能耗；8、白泥聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)水泥。本發(fā)明的有益效果為1、通過粉煤灰或爐渣預(yù)脫硅工藝，提高了精礦中的鋁硅比，提升了粉煤灰或爐渣作為鋁土礦資源的品味，為粉煤灰或爐渣利用提取氧化鋁開辟了新的道路，并極大地減少了粉煤灰或爐渣提取氧化鋁后產(chǎn)生的廢渣量，相比直接用粉煤灰或爐渣提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥大大減少了水泥的產(chǎn)量，降低了廢渣處理難度；2、用合理的方法從粉煤灰或爐渣中提取氧化鋁，既拓寬氧化鋁的來源渠道，從一定程度上緩解我國(guó)氧化鋁的供求矛盾，又能節(jié)約鋁資源，遏制我國(guó)鋁土礦資源加速枯竭的趨勢(shì)，并可以彌補(bǔ)我國(guó)西部地區(qū)鋁資源的不足，改變我國(guó)鋁資源不均衡的分布格局，極大地緩解了我國(guó)鋁土礦資源的短缺。圖1為本發(fā)明的總流程圖。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來限制本發(fā)明。，下面結(jié)合'附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。如圖1所示，在從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁時(shí)，可以通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)101:將爐渣研磨到200~250目，將干粉煤灰或爐渣用干式磁選機(jī)進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000~1300奧斯特，獲得的鐵精礦砂中氧化鐵的質(zhì)量百分比約為45%;再經(jīng)過脫磁設(shè)備退磁，再經(jīng)過一級(jí)磁選設(shè)備進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為900~1050奧斯特，最終獲得的鐵精礦^吵中氧化^^的質(zhì)量百分比約為65%。102:將》茲選后的粉煤灰或爐渣，用質(zhì)量百分比為10%~40%的NaOH溶液，按照固液比即粉煤灰質(zhì)量(千克)與預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶溶液的體積比(升)為l:1.6-1:8進(jìn)行配比，常溫下啟動(dòng)攪拌設(shè)備，轉(zhuǎn)速在20~50轉(zhuǎn)/分鐘，保持轉(zhuǎn)動(dòng)210分鐘，待液面上浮起漂浮物后，開啟浮選設(shè)備將漂珠選取后收集到緩沖槽中，除碳工序后經(jīng)過再次分選、洗滌就可以獲得白色的漂珠產(chǎn)品;103:將提取漂珠后的粉煤灰或爐渣以及氫氧化鈉溶的漿液在70~100。C下恒溫預(yù)脫硅1.0~4.0個(gè)小時(shí)后，得預(yù)脫硅漿液；104:4巴預(yù)脫名圭漿液固液分離，液體部分為預(yù)脫石圭濾液，固體部分為濾餅，用50-85。C的水淋洗濾餅；固液比(下同)，即濾餅質(zhì)量(每千克干品)與所用水的體積(每升)比為1:0.5;將第一次淋洗濾餅后的濾液收集，和預(yù)脫硅漿液分離后的濾液一起合并后為預(yù)脫硅原液備用，繼續(xù)用的50~85。C的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度低于20%的稀氫氧化鈉溶液或熱水淋洗濾餅，固液比仍為1:0.5,每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的洗滌用稀氫氧化鈉溶液，比如將二次洗滌后的濾液收集后用作下一輪第一次淋洗濾餅用的稀氫氧化鈉溶液，第三次洗滌后的濾液收集后用作下一輪第二次洗滌用的稀氳氧化鈉溶液，依次類推，直到最后一次洗滌后的濾液與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和氧化硅含量大致相當(dāng)后，將最后一次洗滌濾餅后的濾液收集，并與預(yù)脫硅原液合并，一起去碳分制備白炭黑去；再換其它熱氫氧化鈉溶液或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到濾餅中氧化鈉的質(zhì)量百分含量〈8.8%,停止對(duì)濾餅洗滌，經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為精礦，精礦的鋁硅比(氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比)為l.4:6:1,用作為石咸石灰(石)燒結(jié)法的鋁礦資源。105:將預(yù)脫硅原液和與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)?shù)臑V餅洗滌液合并，在60-95。C恒溫中碳分23小時(shí)，控制二氧化碳流量，所用二氧化碳濃度30~99%(體積分?jǐn)?shù))，在上述液體的pH值在7.5~10.5時(shí)為-灰分終點(diǎn)；上述液體在50~75。C下陳化(陳化是指反應(yīng)結(jié)束后將物料沉淀完全后，讓初生成的沉淀與母液一起放置一段時(shí)間，這個(gè)過程稱為"陳化")15-60分鐘后為白炭黑漿液；106:將陳化后的白炭黑漿液固液分離，收集濾液為預(yù)脫硅母液，固體為濾餅；預(yù)脫硅母液去苛化，即按照摩爾比氧化鈣氧化鈉為1:1.1-1:1.3進(jìn)行配比，將石灰直接添加到預(yù)脫硅母液中，在95。C攪拌反應(yīng)1~2小時(shí)后，進(jìn)行固液分離，固體濾餅為苛化渣，主要成分為碳酸鈞；濾液為預(yù)胱硅循環(huán)母液，直接用作預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液(苛化反應(yīng)的基本原理為如下反應(yīng)方程式所示Ca0+H20=Ca(OH)2，Na2C03+Ca(OH)尸2NaOH+CaC0"，Na線十Ca(OH)2=NaOH+CaC031+H20);用固液比1:3-1:5(含水濾餅的質(zhì)量與洗滌用水的體積比)的50~85。C的水淋洗濾餅，即每公斤含水濾餅需要用3-5升水；濾液收集為白炭黑一洗水備用(該濾液可以用來預(yù)脫硅反應(yīng)后濾餅的洗滌，也可以用來后續(xù)氧化鋁生產(chǎn)中白泥的洗滌)，濾餅為白炭黑半成品；白炭黑半成品(濾餅)經(jīng)過加2摩爾/升的鹽酸或者2摩爾/升的疏酸攪拌洗滌凈化、然后用水洗滌到pH值在5~8，洗滌后的濾液收集為白炭黑二洗水，用于氧化鋁生產(chǎn)中白泥的洗滌，洗滌過后的白炭黑在105-150。C下的烘箱內(nèi)干燥，干燥時(shí)間控制在1~3小時(shí)后為白炭黑成品，其理化性質(zhì)為DBP吸收值大于2.32cmVg、氮吸附比表面積大于190m7g、pH值為5.3~7.9、加熱減量為4.1%~7.4%;107:將精礦、石友酸鈉，以及石灰或預(yù)脫硅母液苛化后的苛化渣這兩種物質(zhì)中的一種或兩種，按照Ca:Si(簡(jiǎn)稱鈣比)為1.9~2.5(摩爾比),Na:(Al+Fe)(簡(jiǎn)稱堿比)為0.95~1.05(摩爾比)配比進(jìn)行干磨、混勻?yàn)樯希粚⑸显?100~1250。C進(jìn)行燒結(jié)，并恒溫15~120分鐘，冷卻后用球磨4幾4分碎到粒度為60~100目為備用燒結(jié)熟料；108:將燒結(jié)好的熟料，按照燒結(jié)好的熟料質(zhì)量與溶出用的碳酸鈉溶液的體積比(質(zhì)量按每千克，體積按每升)為1:3~1:15,添加4%~8%(質(zhì)量百分比濃度)Na2C03溶液，在75。C95。C恒溫中溶出15~60分鐘；109:將溶出后的固液分離，濾液收集，固體濾餅用用5085'C的水淋洗，濾餅質(zhì)量(每公斤干品)與所用水的體積(升)比為1:0.5;將第一次淋洗濾餅后的濾液收集，和熟料溶出漿液分離后的濾液一起合并后為鋁酸鈉4且液；繼續(xù)循環(huán)用固液比1:0.5白炭黑一洗水或白炭黑二洗水(或水，即當(dāng)白炭黑洗水不足時(shí)用水來補(bǔ)充)的50~85匸水淋洗濾餅，每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的洗滌用液，比如將二次洗滌后的濾液收集后用作下一輪第一次淋洗濾餅用的洗液，第三次洗滌后的濾液收集后用作下一輪第二次洗滌用的洗液，依次類推，直到最后一次洗滌后的濾液與鋁酸鈉粗液中氧化鈉和氧化鋁含量大致相當(dāng)后，將最后一次洗滌濾餅后的濾液收集，并與鋁酸鈉粗液合并，一起去深度脫硅；再換其它白炭黑一洗水和白炭黑二洗水或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到白泥中氧化鈉質(zhì)量百分比含量<7%,停止洗滌；經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為白泥；110:鋁酸鈉粗液和最后一次洗滌濾餅后的濾液一起，按照6~9克/升的量加入氧化鈣，放在密封的高壓反應(yīng)釜中，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速在100~200轉(zhuǎn)/分鐘，保持140160。C溫度恒定，反應(yīng)2小時(shí)后，得到的液體為精液，該精液的硅量指數(shù)大于400(硅量指數(shù)是指氧化鋁的質(zhì)量濃度與硅的質(zhì)量濃度的比)；111:將石灰石窯爐氣經(jīng)凈化后(爐氣凈化是燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中通用的方法，一般通過靜電除塵等方式使其含塵量降至0.03g/m3，)導(dǎo)入對(duì)鋁酸鈉精液進(jìn)行碳酸化分解，得氫氧化鋁；112:將氫氧化鋁在1050110(TC下焙燒，得氧化鋁，其雜質(zhì)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))氧化硅<0.04%，氧化鈉<0.65%;113:按照白泥石灰的質(zhì)量比為5:1~1:1的比例配料，進(jìn)入水泥生產(chǎn)工序生產(chǎn)水泥。以下列表為根據(jù)以上流程的11個(gè)實(shí)施例，每個(gè)實(shí)施例列出了在上述流程中的工藝條件的數(shù)據(jù)，以及氧化鋁和其他聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品的產(chǎn)出量。說明1、最后兩個(gè)實(shí)施例是公斤級(jí)的；2、所選精鐵礦砂氧化鐵質(zhì)量百分含量為65%。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>本方法實(shí)現(xiàn)了將粉煤灰或爐渣資源化、減量化，分步選取了粉煤灰或爐渣中的精鐵礦砂、漂珠，提取了白炭黑以及氧化鋁，并將殘?jiān)啄嗬蒙a(chǎn)水泥，極大地提高粉煤灰或爐渣深加工的附加值，一噸粉煤灰可選取的精鐵礦砂15~18kg、漂珠2.0~2.5kg、白炭黑130~150kg、氧化鋁280~350kg;本方法還適應(yīng)了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新戰(zhàn)略，從粉煤灰或爐渣中連續(xù)提取精鐵礦砂、漂珠、氧化硅以及冶金級(jí)氧化鋁的整個(gè)工藝過程中水、二氧化碳、燒堿、純堿等物質(zhì)均可循環(huán)使用，使能耗和物耗大幅降低。對(duì)于水資源相對(duì)乏的西部地區(qū)而言，水資源的節(jié)約無疑具有更加重要的意義。此外，整個(gè)工藝過程中無有毒、有害廢物的排放，不產(chǎn)生新的污染，完全符合國(guó)家十一五規(guī)劃建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰或爐渣利用的清潔生產(chǎn)，體現(xiàn)了環(huán)境效益、生態(tài)效益以及社會(huì)效益的完美統(tǒng)一。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此即限制本發(fā)明的專利范圍，凡是運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變換，直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法，包括以下步驟步驟A將爐渣研磨，加入氫氧化鈉溶液后攪拌；步驟B將漿液預(yù)脫硅，得預(yù)脫硅漿液；步驟C固液分離及精礦洗滌把預(yù)脫硅漿液固液分離，液體部分為預(yù)脫硅濾液，固體部分為濾餅，用熱水淋洗濾餅，將淋洗濾餅后的濾液收集，和預(yù)脫硅漿液分離后的濾液一起合并后為預(yù)脫硅原液，繼續(xù)循環(huán)用熱氫氧化鈉溶液或熱水淋洗濾餅，直到最后一次洗滌后的濾液與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)后將最后一次洗滌后的濾液與預(yù)脫硅原液合并，再換其它熱氫氧化鈉溶液或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到濾餅中氧化鈉的質(zhì)量百分含量＜8.8％，停止對(duì)濾餅洗滌，經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為精礦，精礦的氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比為1.4∶1～1.6∶1；步驟D將預(yù)脫硅原液和與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)?shù)臑V餅洗滌后的濾液合并后進(jìn)行碳分、陳化后得到為白炭黑漿液，白炭黑漿液固液分離后收集濾液為預(yù)脫硅母液；預(yù)脫硅母液去苛化后，固體濾餅為苛化渣，濾液為預(yù)脫硅循環(huán)母液，直接用作預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液；步驟E將精礦、石灰或預(yù)脫硅母液苛化后的苛化渣以及碳酸鈉，進(jìn)行干磨、混勻?yàn)樯?，生料燒結(jié)后為熟料，熟料與碳酸鈉溶液進(jìn)行溶出；溶出后進(jìn)行固液分離，固體為濾餅，液體為濾液，濾液收集為鋁酸鈉粗液，濾餅洗滌后為白泥備用；步驟F鋁酸鈉粗液的深度脫硅后，進(jìn)行碳酸化分解，得氫氧化鋁；氫氧化鋁焙燒后得氧化鋁。2.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟E中，所述生料燒結(jié)的配方為精礦、碳酸鈉，還包括石灰或預(yù)脫硅母液苛化后的苛化渣這兩種物質(zhì)中的一種或兩種，按照摩爾比Ca:Si=1.9~2.5,摩爾比Na:(Al+Fe)=0.95~1.05進(jìn)行配比。3.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟E中，所述生料燒結(jié)的工藝條件為將生料在1100-125(TC下進(jìn)行燒結(jié)，并恒溫15~120分鐘，冷卻后用球磨機(jī)粉碎到粒度為60~100目為熟料。4.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟D中，所述預(yù)脫硅母液去苛化的步驟為按照摩爾比氧化鉀氧化鈉為1:1.1~1:1.3進(jìn)行配比，將石灰直接添加到預(yù)脫硅母液中，在95。C攪拌反應(yīng)1~2小時(shí)后，進(jìn)行固液分離。5.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟B中，所述預(yù)脫硅的工藝條件為，將提取漂珠后的漿液在70~IO(TC下恒溫預(yù)脫硅1.0~4.0個(gè)小時(shí)。6.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟F中，所述鋁酸鈉粗液深度脫硅的工藝條件為鋁酸鈉粗液按照6~9克/升的量加入氧化4丐，將鋁酸鈉粗液放在密封的高壓反應(yīng)釜中，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速在100~200轉(zhuǎn)/分鐘，保持14016(TC溫度恒定，反應(yīng)2小時(shí)后，得到的鋁酸鈉濾液為精液，該精液的硅量指數(shù)大于400。7.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟C中，所述用熱水淋洗濾餅的工藝條件為熱水的溫度為50~85°C,每千克千的濾餅所用熱水的體積為0.5升。8.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟C中，所述繼續(xù)循環(huán)用熱氬氧化鈉溶液或熱水淋洗濾餅的工藝條件為熱水或熱氬氧化鈉溶液的溫度為50~85°C，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度低于20%,濾餅的質(zhì)量與熱氫氧化鈉溶液或熱水的體積比為1:0.5，從第二次淋洗濾餅開始，每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的洗滌用稀氬氧化鈉溶液，以此類4,。9.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟A中，加入氫氧化鈉溶液的濃度和量為，質(zhì)量百分比在10%~40%之間，按照粉煤灰或爐渣的質(zhì)量(千克)與預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液的體積比(升)為1:1.6~1:8進(jìn)4亍配比。10.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟A中，所述攪拌的工藝條件為常溫下啟動(dòng)攪拌設(shè)備，轉(zhuǎn)速在20~50轉(zhuǎn)/分鐘，保持轉(zhuǎn)動(dòng)2~IO分鐘。11.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟A中，爐渣研磨到200~250目。12.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟F中，所述焙燒的溫度在1050~1100。C。13.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在步驟E中，所述熟料與碳酸鈉溶液進(jìn)行溶出的工藝條件為將燒結(jié)好的熟料，按照燒結(jié)好的每千克熟料所用碳酸鈉溶液的體積為315升，添加質(zhì)量百分比濃度為4%~80/oNa2C03溶液，在75°C95。C恒溫中溶出15~60分鐘。14.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，聯(lián)產(chǎn)漂珠的方法為，在步驟A中，攪拌后，待液面上浮起漂浮物后，開啟浮選設(shè)備將漂珠選取后收集到緩沖槽中，除碳工序后經(jīng)過再次分選、洗滌就可以獲得白色的漂珠產(chǎn)口口o15.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法為在步驟D中，將預(yù)脫硅原液和與預(yù)脫硅原液中氧化鈉和二氧化硅的含量大致相當(dāng)?shù)臑V餅洗滌液合并后進(jìn)行碳分，在60~95'C恒溫中碳分2~3小時(shí)，控制二氧化碳流量，所用二氧化碳體按積分?jǐn)?shù)的濃度為30~99%，在上述液體的pH值在7.5~10.5時(shí)為-友分終點(diǎn)；在50~75匸下陳化15-60分鐘后為白炭黑漿液；將陳化后的白炭黑漿液固液分離；收集濾液為預(yù)脫硅母液；固體為濾餅；預(yù)脫硅母液去苛化即按照摩爾比氧化鉀氧化鈉為1:1.1~1:1.3進(jìn)行配比，將石灰直接添加到預(yù)脫硅母液中，在95。C攪拌反應(yīng)1~2小時(shí)后，進(jìn)行固液分離，固體濾餅為苛化渣，主要成分為》友酸鈣，濾液為預(yù)脫硅循環(huán)母液，直接用作預(yù)脫硅用氫氧化鈉溶液；用50-85'C的水淋洗濾餅，每千克含水濾餅需要用3-5升水，濾液收集為白炭黑一洗水，白炭黑一洗水，在精礦洗滌或者白泥洗滌中用，濾餅為白炭黑半成品；白炭黑半成品經(jīng)過加2摩爾/升的鹽酸或者2摩爾/升的硫酸攪拌洗滌凈化、然后用水洗滌到pH值在5~8之間，洗滌后的濾液收集為白炭黑二洗水在白泥洗滌中用，洗滌過后的白炭黑在10515(TC下的烘箱內(nèi)千燥，干燥時(shí)間控制在1~3小時(shí)后為白炭黑成品。16.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，從干粉煤灰或爐渣中磁選出精鐵礦砂的方法為，在步驟A中，研磨后直接用干式磁選機(jī)進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000~1300奧斯特，獲得的鐵精礦砂中氧化鐵的質(zhì)量百分比約為45%;45%的鐵精礦砂后經(jīng)過脫磁設(shè)備退磁后，再經(jīng)過一級(jí)磁選設(shè)備進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為900~1050奧斯特，最終獲得的鐵精礦砂中氧化鐵的質(zhì)量百分比約為65%。17.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，聯(lián)產(chǎn)水泥的方法為在步驟E中，先用5085。C的純水淋洗濾餅，每千克干的濾餅所用純水為O.5升，將第一次淋洗濾餅后的濾液收集，和熟料溶出漿液分離后的濾液一起合并后為鋁酸鈉粗液；繼續(xù)重復(fù)用50~85°C的水或白炭黑一洗水或白炭黑二洗水淋洗濾餅,每千克干的濾餅所用液體的體積與第一次相同，每次將后面一次洗滌濾餅后的濾液去作為下一輪前一次的淋洗用液，直到最后一次洗滌后的濾液與鋁酸鈉粗液中氧化鈉和氧化鋁含量大致相當(dāng)后，將該洗滌后的濾液收集，并與鋁酸鈉粗液一起深度脫硅；再換其它白炭黑一洗水和白炭黑二洗水或熱水繼續(xù)對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，直到白泥中氧化鈉的質(zhì)量百分比含量<7%，停止洗滌；經(jīng)過洗滌后的濾餅烘干，為白泥；然后按照質(zhì)量比白泥石灰為5:1~1:1的比例配料，進(jìn)入水泥生產(chǎn)工序生產(chǎn)水泥。全文摘要本發(fā)明涉及一種粉煤灰或爐渣的綜合性利用的方法，特別是涉及一種從粉煤灰或爐渣中提取冶金級(jí)氧化鋁的方法。該方法包括從粉煤灰或爐渣中精鐵礦砂的篩選工序、漂珠的浮選工序、預(yù)脫硅工序、白炭黑生產(chǎn)的工藝流程、氧化鋁生產(chǎn)的工藝流程和利用廢渣生產(chǎn)水泥的工藝流程。本方法通過粉煤灰或爐渣預(yù)脫硅工藝以及其他工藝流程中配方和工藝條件的優(yōu)化和改變，提高了精礦中的氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比，提升了粉煤灰或爐渣作為鋁土礦資源的品味，為粉煤灰或爐渣利用提取氧化鋁開辟了新的道路，同時(shí)在提取氧化鋁的過程中，可以有機(jī)的連續(xù)、逐級(jí)提取精鐵礦砂、漂珠、白炭黑以及聯(lián)產(chǎn)水泥，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰或爐渣的綜合性利用。文檔編號(hào)C01F7/00GK101306826SQ20081011535公開日2008年11月19日申請(qǐng)日期2008年6月20日優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日發(fā)明者張開元申請(qǐng)人:北京世紀(jì)地和科技有限公司