專利名稱：自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高鋁粉煤灰的資源化利用，涉及一種自高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的方
法，特別是涉及一種自先提取了二氧化硅，又脫除了氧化鈉的高鋁粉煤灰脫鈉脫硅灰中提 取氧化鋁的方法。
背景技術：
我國許多煤田產出的原煤經粉末化燃燒后形成的粉煤灰中富含氧化鋁^1203含量 高于37%，有些甚至高達44%，可稱之為高鋁粉煤灰。這種粉煤灰除富含八1203外，還富含 Si02，其Si02含量一般在45 50%之間。因此，這種粉煤灰的鋁硅比比較低，通常僅有O. 8 左右，難以滿足傳統(tǒng)提鋁方法對鋁礦資源中鋁含量和鋁硅比的要求。 上世紀五十年代末，波蘭尤里"杰米克教授研發(fā)成功高鋁粉煤灰的石灰石燒結法， 雖然能有效地自粉煤灰中提取氧化鋁，但是運作的物料量大，能耗高，聯(lián)產水泥量多，經濟 效益差，工業(yè)化試驗運作十多年也未能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化推廣應用。本世紀初，我國內蒙古 自治區(qū)蒙西高新技術集團開發(fā)出"利用粉煤灰和石灰石聯(lián)合生產氧化鋁和水泥的方法"，其 技術路線類似于波蘭杰米克技術。在完成半工業(yè)化試驗后報批了一座年產40萬噸氧化鋁 的項目，但至今未見正式生產報導。 CN 101125656A"—種從粉煤灰中先提硅后提鋁的方法"是以質量濃度大于40X的 NaOH溶液浸取粉煤灰，將其中的硅以硅酸鈉的形式溶出，分離后得到硅酸鈉溶液和鋁硅比 > 2的堿浸渣；溶出的硅酸鈉蒸濃成不同濃度的硅酸鈉溶液，或者利用碳分法制備白炭黑； 堿浸渣以堿石灰燒結法或石灰石燒結法生產Al (0H)3并進而生產八1203，提鋁后的殘渣制成 填料或用于生產水泥。該專利申請突破了原來直接從粉煤灰中提取氧化鋁的思路，采用先 提硅，再提鋁的全新工藝路線，提高了堿浸渣中的鋁硅比，簡化了氧化鋁的提取工藝，提高 了粉煤灰中鋁的提取率。 該專利申請中，雖然可以直接采用堿石灰燒結法從提硅后的脫硅灰中有效回收其 中的八1203，但工藝流程復雜，能耗高，產出的赤泥中化20含量高(約1.75% )，不能完全滿 足水泥原料成份的要求，無法實現(xiàn)"吃干榨凈"式的廢棄物資源化利用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，該方法以提 取二氧化硅并脫除氧化鈉的粉煤灰脫鈉脫硅灰為原料，不但可以采用石灰石燒結法提取氧 化鋁，而且在提取氧化鋁后可以得到低鈉f丐硅渣。
本發(fā)明自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法是通過以下具體方案實現(xiàn)的
1)、取烘干的脫鈉脫硅灰，根據灰中氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵和氧化鈦的含量進 行飽和配f丐，將配好的生料充分混勻，送入回轉窯中，于1330 139(TC燒結30 40min，控 制燒成料在950 IIO(TC出窯，置于保溫設備中，于630 68(TC下保溫不小于5min，然后 進入冷卻機生成自粉化料，待溫度降至《12(TC時出料；
2)、將自粉化料按照4 15的液固比投入65 90°C的4 10wt % Na2C03溶液 中，于15min內快速溶出自粉化料中的氧化鋁，進行固液分離； 3)、分離后的濾餅按照2 8的液固比投入50 90°C的2 4wt% Na2C03溶液
中，于10min內進行氧化鋁的二次快速溶出，之后固液分離； 4)、合并兩次溶出得到的濾液，按照常規(guī)方法提取氧化鋁； 5) 、二次溶出后得到的殘渣以新水逆流洗滌，得到低鈉鈣硅渣。 其中，飽和配鈣時鈣料加入量的計算方法為常規(guī)技術，本發(fā)明飽和配鈣所使用的
鈣料為研磨至細度小于200目的石灰石粉和/或消化渣粉。 本發(fā)明中殘渣的洗滌方法具體是以干殘渣重量2 3倍的新水逆流洗滌殘渣三 次，使得殘渣附液的Na20濃度降至《lg/L，烘干后的殘渣總Na20量《0. 6wt% 。
本發(fā)明實現(xiàn)的基礎首先是低溫常壓濃堿浸取高鋁粉煤灰中的Si02，高鋁粉煤灰經 提取Si02后，鋁含量被富集到50%左右，Si02含量則由原先的50%降至30%左右，實現(xiàn)了 灰中硅鋁氧化物的有效分離，大幅度降低了運作的物料量。其次，本發(fā)明還建立在回收脫硅 灰中氧化鈉的基礎上，脫鈉后的脫硅灰氧化鈉含量不大于1. 2%，能完全滿足石灰石燒結法 之要求。采用石灰石燒結法，利用硅酸鈣在冷卻過程中晶型轉變引起的體積膨脹的自粉化 現(xiàn)象，可以減化工藝流程。 本發(fā)明以脫鈉脫硅灰為原料，適當配混鈣料后，在1330 139(TC范圍內燒結，再 經控制冷卻自粉化，以低濃度碳酸鈉溶液快速溶出自粉化料中的氧化鋁，過濾分離，濾餅經 2 3次洗滌即可得到低氧化鈉含量赤泥，該赤泥不僅氧化鈉含量低，且主要物相為硅酸二 鈣和碳酸鈣，因此，可稱其為鈣硅渣?？扇坑米魉嘣?，從而徹底消除了二次污染。
本發(fā)明是自高鋁粉煤灰中先提取二氧化硅再提取氧化鋁聯(lián)產水泥工藝流程中提 取氧化鋁的核心技術，也是實現(xiàn)高鋁粉煤灰完全資源化利用的關鍵技術。本發(fā)明既可以確 保自高鋁粉煤灰中提取氧化鋁具有較好的經濟效益，同時可確保無二次污染。本發(fā)明利于 建設環(huán)境友好型企業(yè)，符合國家大力倡導發(fā)展循環(huán)經濟，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方針政策。
具體實施方法 將脫鈉脫硅灰以回轉窯廢氣余熱烘干。將碎的石灰石和消化渣粉研磨到-200目。
分析確定脫鈉脫硅灰、石灰石粉、消化渣粉以及所用煤中的氧化鋁、二氧化硅、氧 化鐵和氧化鈦的含量，按照燒結得到硅酸二鈣(GS)、七鋁十二鈣(C^A》、鐵酸鈣(CF)和鈦 酸鈣(CT)計算出飽和配鈣需要加入的鈣料量，并將配好的生料充分混勻。
然后借鑒新型干法水泥生產工藝，將生料置于回轉窯中，在1360士2(TC范圍內燒 結30min。燒成料出窯溫度約100(TC，進入保溫回轉窯，于630 68(TC下保溫10min，至溫 度降至《63(TC時，卸入冷卻機快冷至12(TC，獲得平均料徑約20ym的自粉化燒成料(熟 料)。 用6wt%的碳酸鈉溶液，以液固比為10，在8(TC下快速攪溶熟料3 5min，料漿抽 送至快開板框壓濾機進行固液分離，獲得的濾液即為低鋁濃度的鋁酸鈉溶液，用碳分法提 取其中的氧化鋁，氧化鋁的回收率大于75 % 。 固液分離得到的濾渣再用2wt^的碳酸鈉液以液固比6在65t:下二次溶出10min， 然后送至壓濾機進行液固分離和逆流洗滌。收集的洗滌液用于二次溶出，二次溶出液用來 補充快速溶出液。
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提取氧化鋁后的殘渣氧化鈉含量為0. 6wt% ，其主要物相為硅酸二鈣和碳酸鈣，可 全部用于燒制硅酸鹽水泥。由于其硅酸二鈣相含量約50%，因此，以這種原料燒制水泥，其 能耗僅為常規(guī)生產方法的70%左右。
權利要求
自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，包括1)、取烘干的脫鈉脫硅灰，根據灰中氧化鋁、二氧化硅、氧化鐵和氧化鈦的含量進行飽和配鈣，將配好的生料充分混勻，送入回轉窯中，于1330～1390℃燒結30～40min，控制燒成料在950～1100℃出窯，置于保溫設備中，于630～680℃下保溫不小于5min，然后進入冷卻機生成自粉化料，待溫度降至≤120℃時出料；2)、將自粉化料按照4～15的液固比投入65～90℃的4～10wt％Na2CO3溶液中，于15min內快速溶出自粉化料中的氧化鋁，進行固液分離；3)、分離后的濾餅按照2～8的液固比投入50～90℃的2～4wt％Na2CO3溶液中，于10min內進行氧化鋁的二次快速溶出，之后固液分離；4)、合并兩次溶出得到的濾液，按照常規(guī)方法提取氧化鋁；5)、二次溶出后得到的殘渣以新水逆流洗滌，得到低鈉鈣硅渣。
2. 根據權利要求1所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是飽和配 鈣時使用的鈣料為石灰石粉和/或消化渣粉。
3. 根據權利要求2所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是將所述 的鈣料研磨至細度小于200目。
4. 根據權利要求1所述的自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，其特征是所述的 殘渣逆流洗滌是以干殘渣重量2 3倍的新水逆流洗滌殘渣三次。
全文摘要
自粉煤灰脫鈉脫硅灰中提取氧化鋁的方法，是取烘干的脫鈉脫硅灰，與石灰石粉和/或消化渣粉進行飽和配鈣，于1330～1390℃燒結，控制冷卻燒成料，使其生成自粉化料，投入Na2CO3溶液中二次快速溶出其中的氧化鋁，固液分離，按照常規(guī)方法提取氧化鋁，殘渣洗滌后得到低鈉鈣硅渣。本發(fā)明方法以提取二氧化硅并脫除氧化鈉的粉煤灰脫鈉脫硅灰為原料，不但可以采用石灰石燒結法提取氧化鋁，而且在提取氧化鋁后可以得到低鈉鈣硅渣，可全部用作水泥原料，從而徹底消除了二次污染。
文檔編號C01F7/00GK101759212SQ20101003333
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權日2010年1月8日
發(fā)明者秦晉國 申請人:朔州市潤澤投資發(fā)展有限公司