專利名稱：用粉煤灰生產(chǎn)超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰制備超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法，尤其適用于循環(huán)流化床粉煤灰生產(chǎn)超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法。
背景技術：
超細氫氧化鋁，一般是指顆粒均勻，平均粒徑小于Iym的超細粒氫氧化鋁，被廣 泛地用于化學、醫(yī)藥、催化劑及其載體、橡膠、顏料、造紙、耐火材料、絕緣材料、陶瓷等領域， 在國民經(jīng)濟中有著極其重要的作用。而超細氧化鋁由于具備優(yōu)異的物理化學性能，也被廣 泛地應用于機械、冶金、石油、化工、電子、光學、核反應、航天航空等各個技術領域。超細氫氧化鋁、氧化鋁的生產(chǎn)大體上可分為物理法和化學法兩種。物理法即機械 粉碎法，是用各種粉碎機將原料直接粉碎研磨成超細粉。它具有操作簡單、成本低廉、產(chǎn)量 高的特點。但是，其缺點是只能使粒徑細化到一定程度，且所得產(chǎn)品在純度、粒徑分布和粒 子外形上不能令人滿意，并且噪音污染大，會產(chǎn)生大量的粉塵，對工作環(huán)境和自然環(huán)境造 成較嚴重的污染，因此應用前景不理想，只能用于小規(guī)模的生產(chǎn)?；瘜W法有碳酸鋁銨熱解 法、種分法(或叫改良拜耳法)、有機鋁法，此外還有硫酸鋁銨熱解法、鋁水中火花放電法、 中和法等。目前超細氫氧化鋁和氧化鋁的生產(chǎn)大都是以鋁土礦為原料，經(jīng)選礦拜耳法或者 堿-石灰燒結(jié)法生產(chǎn)超細氫氧化鋁。超細氫氧化鋁的生產(chǎn)一般作為冶金氧化鋁主流程的附 加流程。粉煤灰是燃煤電廠排出的廢棄物，粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴重污 染環(huán)境。另一方面，粉煤灰中通常含有30-50 %的氧化鋁，在鋁土礦資源日益貧乏的今天， 從粉煤灰中提取氧化鋁是使粉煤灰變廢為寶、綜合利用的有效途徑，具有很好的社會效益 和經(jīng)濟效益。粉煤灰根據(jù)煅燒條件的不同可分為煤粉爐粉煤灰和循環(huán)流化床粉煤灰。煤粉 爐粉煤灰是經(jīng)過高溫燃燒生成的(1400-160(TC )，其中的氧化鋁組分呈玻璃態(tài)或高溫含鋁 礦物莫來石晶體、剛玉晶體的礦物形式而存在，穩(wěn)定性非常高；而循環(huán)流化床灰燃燒溫度在 850°C左右，較傳統(tǒng)的煤粉爐灰燃燒溫度大大降低。燃燒溫度的不同決定了循環(huán)流化床灰與 傳統(tǒng)的煤粉爐粉煤灰在物相組成上的本質(zhì)差異其主要物相組成為無定形偏高嶺石，其中 的二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵等均具有很好的活性。專利CN1085875A公開了一種“用煤灰生產(chǎn)硅酸鈉與氫氧化鋁的方法”，將脫碳除 鐵后的粉煤灰與濃氫氧化鈉溶液在較高溫度(310-340°C )反應后，得到氫氧化鋁和硅酸鈉 溶液，利用氫氧化鋁較稀，而硅酸鈉溶液較稠的特點將二者分開，經(jīng)空氣分離槽得到氫氧化 鋁晶體。但是由于這種靠稀稠度不同的方法很難將硅、鋁徹底分開，因此影響產(chǎn)品的純度， 且在氫氧化鋁結(jié)晶的過程中沒有加以控制，得到的氫氧化鋁并不是超細氫氧化鋁。專利CN101172634A公開了一種“利用粉煤灰生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸工藝方法”，將 粉煤灰與碳酸鈉煅燒活化后并經(jīng)堿溶后，得到堿性的偏鋁酸鈉溶液，將其水解和碳酸化后 制備氫氧化鋁產(chǎn)品。專利CN1539735A公開了一種“利用富鋁廢渣制備氫氧化鋁與氧化鋁的方法”，將粉煤灰等富鋁廢渣與石灰石高溫燒結(jié)后，用碳酸鈉溶液浸取得到堿性偏鋁酸鈉溶液，同樣經(jīng)碳酸化反應得到氫氧化鋁產(chǎn)品，氫氧化鋁經(jīng)噴霧熱解后得到氧化鋁。以上兩個專利均是 首先由粉煤灰制得堿性溶液，然后與二氧化碳反應獲得氫氧化鋁沉淀。專利CN101200298A公開了一種“從粉煤灰中提取高純超細氧化鋁的方法”，將粉 煤灰與碳酸鈉煅燒活化后，向得到的堿性產(chǎn)物中加入硫酸，得到酸性的硫酸鋁溶液，然后在 分散劑存在的條件下與氨水中和，得到超細氫氧化鋁沉淀。張曉云等發(fā)表的“利用高鋁粉煤灰制備氧化鋁的實驗研究”(中國非金屬礦業(yè)導 刊，2005，No. 4，Page27-30)，將粉煤灰與碳酸鈉煅燒活化后，得到的堿性產(chǎn)物與鹽酸反應得 到酸性的氯化鋁溶液，然后與氫氧化鈉溶液反應，得到偏鋁酸鈉溶液后再進行碳酸化反應， 得到氫氧化鋁沉淀。以上兩種方法涉及到兩次(或三次)酸堿中和反應，生產(chǎn)工藝復雜，且 中和后得到的鹽與酸、堿原料相比非常廉價、不易回收，這樣無形中增加了生產(chǎn)成本。以上所有專利和文獻中所報道的方法均首先將粉煤灰與強堿(碳酸鈉/濃氫氧 化鈉溶液)或石灰石高溫反應活化，這種方法適合于反應活性較差的煤粉爐粉煤灰。對 于活性較高的循環(huán)流化床粉煤灰，可不經(jīng)活化直接將粉煤灰與酸反應。酸法是將粉煤灰直 接與酸溶液反應，得到鋁鹽溶液，然后將鋁鹽煅燒分解制備氧化鋁。如專利CN1923695A、 CN1920067A、CN101045543A、CN101397146A、CN1792802A、CN1927716A 均采用酸法從粉煤灰 中提取氧化鋁。酸法與堿法相比，能耗大大降低。此外由于二氧化硅不與酸反應，理論上能 夠獲得純度較高的氧化鋁。但酸法的缺陷是在酸溶的過程中，粉煤灰中的可溶雜質(zhì)如鐵等 會進入溶液，使得酸法制備的氧化鋁產(chǎn)品中含有較多鐵等雜質(zhì)，難以去除。其中一種解決辦 法是將酸法得到的氧化鋁用堿溶解，使鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇艿钠X酸鈉進入溶液，而鐵等雜質(zhì)形 成氫氧化物沉淀，經(jīng)固液分離除鐵。這種先酸溶后堿溶的方法使生產(chǎn)工藝復雜化，也增加了 生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種從循環(huán)流化床灰經(jīng)酸法由樹脂洗脫液 制備超細氫氧化鋁和超細氧化鋁的工藝。本發(fā)明所述方法具體包括a)將粉煤灰粉碎至100目以下，濕法磁選除鐵，使粉煤灰中氧化鐵的含量降至 1. Owt %以下，然后向粉煤灰中加入鹽酸進行反應，固液分離后得到PH為1-3的鹽酸浸液；b)將鹽酸浸液通入大孔型陽離子樹脂柱進行吸附，待樹脂吸附飽和后用水或鹽酸 作為洗脫劑進行洗脫，得到含氯化鋁和氯化鐵的洗脫液；c)向洗脫液中加入堿溶液進行反應并濾除沉淀，洗滌得到除鐵的偏鋁酸鈉溶液；d)向偏鋁酸鈉溶液中加入0. 05_7wt%的分散劑混均得分散液。e)向分散液通入二氧化碳直到分散溶液的pH值為10. 5-13，生成氫氧化鋁沉淀， 過濾沉淀，分別用水和乙醇洗滌，然后將沉淀在200°C以下干燥，即得超細氫氧化鋁。本發(fā)明方法所述步驟a)中，粉煤灰包括但不限于由循環(huán)流化床所產(chǎn)生的粉煤灰， 根據(jù)循環(huán)流化床粉煤灰的粒度，將其粉碎達到100目以下。并在粉碎后酸溶前，進行濕法磁 選除鐵，使氧化鐵含量降至1.0wt%以下。所述濕法磁選所用的磁選機可以選用各種常用的適于粉質(zhì)物料除鐵的磁選設備。 優(yōu)選地，所述磁選機為如下立環(huán)磁選機，該磁選機包括轉(zhuǎn)環(huán)、感應介質(zhì)、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置。其中，感應介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵磁線圈設置在上鐵軛 和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產(chǎn)生垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛和下 鐵軛分別設置在轉(zhuǎn)環(huán)下方的環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)，其中，所述感應介質(zhì)為多層鋼板網(wǎng)，每層鋼板 網(wǎng)由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進料口連接，所述下鐵軛與用 于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉(zhuǎn)環(huán)上方。優(yōu)選地，所述進料口與上鐵軛的側(cè)部連接。優(yōu)選地，所述立環(huán)磁選機還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置是設置在勵磁線圈周圍 的均壓腔水套。優(yōu)選地，所述鋼板網(wǎng)由lCrl7制成。優(yōu)選地，所述勵磁線圈是雙玻璃絲包漆包鋁扁線電磁線圈。優(yōu)選地，鋼板網(wǎng)的介質(zhì)層間距為2_5mm。優(yōu)選地，鋼板網(wǎng)的介質(zhì)層間距為3mm。優(yōu)選地，鋼板網(wǎng)的厚度0. 8-1. 5mm,網(wǎng)格大小為3_X8mm_8_X 15_，絲梗寬度 l-2mm。優(yōu)選地，鋼板網(wǎng)的厚度1mm，網(wǎng)格大小為5mmX 10mm，絲梗寬度1. 6mm。優(yōu)選地，所述立環(huán)磁選機還包括脈動機構(gòu)，所述脈動機構(gòu)通過橡膠鼓膜與尾礦斗 相連。將磁選除鐵后的循環(huán)流化床粉煤灰置于耐酸反應釜中，加入鹽酸，優(yōu)選其濃度為 20-37wt%，進一步優(yōu)選控制鹽酸中HC1和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1-9 1，鹽酸和 粉煤灰進行反應的溫度為100-200°C、反應壓力0. 1-2. 5MPa、時間為0. 5-4. 0小時；酸溶后 經(jīng)固液分離(沉降、減壓過濾、加壓過濾等均可)與洗滌，得到PH值為1-3的鹽酸浸液。本發(fā)明方法所述步驟b)中，所述大孔型陽離子樹脂為D001、732、742、7020H、 7120H、JK008 或 SPC-1 樹脂。將鹽酸浸液通入樹脂柱中進行樹脂吸附，鹽酸浸液中的氯化鐵和少量氯化鋁被吸 附到樹脂上。鹽酸浸液進行樹脂吸附的方法可以為本領域常規(guī)的方法，本發(fā)明優(yōu)選采用如 下方式進行樹脂吸附即在20°C -90°C下，鹽酸浸液以1-4倍樹脂體積/小時的流速，以下 進上出的方式通過樹脂柱，鹽酸浸液在樹脂空隙中呈活塞狀向上流動。所述樹脂柱可采用 單柱或雙柱串連的方式。待樹脂吸附飽和后用洗脫劑進行洗脫，獲得含氯化鐵和氯化鋁的洗脫液；洗脫劑 優(yōu)選采用水或2-10wt%的鹽酸；洗脫條件為洗脫溫度為20°C -60°C，洗脫時洗脫劑用量為 1-3倍樹脂體積，洗脫劑流速為1-3倍樹脂體積/小時，洗脫劑以上進下出的方式通過樹脂柱。洗脫后，樹脂經(jīng)再生可恢復吸附能力。再生時采用2_10襯％的鹽酸，溫度為 20°C -60°C，鹽酸用量為1-2倍樹脂體積，鹽酸流速為1-3倍樹脂體積/小時，再生時鹽酸以 上進下出的方式通過樹脂柱。本發(fā)明所述步驟c)中，洗脫液進行堿溶除鐵并獲得偏鋁酸鈉溶液，在攪拌下向洗 脫液中加入氫氧化鈉溶液進行反應，優(yōu)選氫氧化鈉溶液的濃度為180-245克/升；并優(yōu)選 控制氫氧化鈉的加入量，使溶液中偏鋁酸鈉的濃度為0. 5-3mol/L ；優(yōu)選進行反應的溫度為 20°C -100°C，使洗脫液中的氯化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，而氯化鐵以氫氧化鐵的形式形成沉淀。經(jīng)固液分離、洗滌后得到除鐵的偏鋁酸鈉溶液。本發(fā)明所述步驟d)中，向偏鋁酸鈉溶液中加入0. 05_7襯％的分散劑，形成分散溶 液，所述分散劑可以是聚乙二醇(PEG)4000、PEG 6000或聚乙烯醇，能單獨使用也可搭配使 用；分散劑加入體積與偏鋁酸鈉溶液的體積比為0. 01-0. 1。本發(fā)明所述步驟e)中，將加入分散劑的分散液裝入帶有氣體分布板的碳分反應 器中，通入二氧化碳氣體，不斷攪拌，使偏鋁酸鈉發(fā)生分解，控制最后PH值為10. 5-13，生成 氫氧化鋁沉淀；經(jīng)過濾分離后得到的氫氧化鋁經(jīng)2-4次水洗和1-3次醇洗，或者經(jīng)lh-8h老 化后再進行洗滌，以除去可溶鈉鹽增強分散性。濾液為碳酸鈉溶液，回收它用。分離得到的氫氧化鋁在200°C以下進行干燥(可采用真空干燥或噴霧干燥)即可 獲得超細氫氧化鋁產(chǎn)品。本發(fā)明還提供一種制備超細氧化鋁的方法，所述方法包括采用上述方法所制得的 超細氫氧化鋁在650-950°C煅燒0.5-4.0小時，得超細氧化鋁，或在1100-1200°C煅燒 0. 5-4. 0小時，得超細a -氧化鋁。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明選用具有高活性的循環(huán)流化床粉煤灰作為原料，采用 直接酸溶的方法從粉煤灰中浸取氧化鋁，省去了碳酸鈉高溫煅燒活化步驟，從而簡化了工 藝流程，并降低了生產(chǎn)成本；采用樹脂洗脫液制備超細氫氧化鋁和超細氧化鋁，對樹脂洗脫 液進行了有效利用，進一步降低了生產(chǎn)成本，并減少了排放。本發(fā)明方法所得產(chǎn)品的純度 高，由于鹽酸不會與粉煤灰中的硅反應，從而降低了產(chǎn)品中的硅含量，另一方面，由于樹脂 對鐵的選擇性高，在樹脂洗脫液中主要含有氯化鐵和氯化鋁，經(jīng)堿溶除鐵后能夠獲得高純 的超細氫氧化鋁和超細氧化鋁產(chǎn)品。氫氧化鋁產(chǎn)品中A1203含量為64.6wt%以上，5102含 量在0. 01wt%以下，F(xiàn)e203含量為0. 01wt%以下，滿足或高于GB/T4294-1997中對氫氧化鋁 一級品的要求。


圖1為由循環(huán)流化床粉煤灰生產(chǎn)超細氫氧化鋁、氧化鋁的工藝流程圖；圖2是用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁選機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明結(jié)合以下實例作進一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實施例中所涉及 的內(nèi)容。原料采用某熱電廠產(chǎn)出循環(huán)流化床粉煤灰，其化學成分如表1所示。表1循環(huán)流化床粉煤灰化學成分(wt% ) 實施例1(1)取循環(huán)流化床粉煤灰，粉碎至200目，使用實施例12用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁 選機進行濕法磁選后使灰中氧化鐵含量降至0. 8wt%。將磁選后的濾餅放入耐酸反應釜，加入濃度為37wt%的工業(yè)鹽酸進行酸溶反應，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 4. 5 1，反應溫度200°C，反應壓力2. IMPa,反應時間1小時。反應產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機壓濾 洗滌后，得到PH值為1.7的鹽酸浸液，經(jīng)測定，粉煤灰中氧化鋁的提取率為84.2%。(2)將鹽酸浸液經(jīng)換熱冷卻至65°C后，用耐腐蝕泵壓入裝有DOOl (安徽皖東化工 廠)樹脂的樹脂柱中，采用單柱的方式進行除鐵，處理時鹽酸浸液流速為2倍樹脂體積/小 時。待樹脂吸附飽和后，在25°C下用濃度為4wt%的鹽酸作為洗脫劑進行洗脫，洗脫劑流速 為2倍樹脂體積/小時，共采用2倍樹脂體積的洗脫劑進行洗脫，獲得洗脫液。(3)向洗脫液中加入濃度為180克/升的氫氧化鈉溶液，使洗脫液中的氯化物與氫 氧化鈉在20°C充分反應，經(jīng)過濾除去氫氧化鐵沉淀，得到偏鋁酸鈉溶液。調(diào)整加入氫氧化鈉 溶液的量，使溶液中偏鋁酸鈉的濃度為0. 8mol/L0(4)向偏鋁酸鈉溶液中加入4wt%的聚乙二醇4000分散劑，分散劑與偏鋁酸鈉溶 液的體積比為0. 02，得到分散液。(5)將分散液中置于碳分反應器中，通入二氧化碳氣體至溶液PH為10. 5， 固液分 離后水洗3次，乙醇洗1次，采用真空干燥法于80°C干燥5小時，得到超細氫氧化鋁產(chǎn)品。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例2除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調(diào)整為(1)取循環(huán)流化床粉煤灰，粉碎至150目，使用實施例12用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁 選機進行濕法磁選后使灰中氧化鐵含量降至0. 8wt%。將磁選后的濾餅放入耐酸反應釜， 加入濃度為28wt%的工業(yè)鹽酸進行酸溶反應，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 5 1，反應溫度150°C，反應壓力1. OMPa,反應時間2小時。反應產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機壓濾洗 滌后，得到PH值為1. 5的鹽酸浸液，經(jīng)測定，粉煤灰中氧化鋁的提取率為82. 8%。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例3除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調(diào)整為(1)取循環(huán)流化床粉煤灰，粉碎至200目，使用實施例12用于粉煤灰除鐵的立環(huán)磁 選機進行濕法磁選后使灰中氧化鐵含量降至0. 8wt%。將磁選后的濾餅放入耐酸反應釜， 加入濃度為20wt%的工業(yè)鹽酸進行酸溶反應，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 8 1，反應溫度100°C，反應壓力0. IMPa,反應時間4小時。反應產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機壓濾洗 滌后，得到PH值為1. 4的鹽酸浸液，經(jīng)測定，粉煤灰中氧化鋁的提取率為80. 1%。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例4除步驟⑵夕卜，其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(2)中的操作工藝 條件調(diào)整為(2)將鹽酸浸液經(jīng)換熱冷卻至90°C后，用耐腐蝕泵壓入裝有JK008 (安徽皖東化工 廠)樹脂的樹脂柱，采用雙柱串連的方式進行除鐵，處理時鹽酸浸液流速為4倍樹脂體積/ 小時。待樹脂吸附飽和后，在60°C下用濃度為2wt%的鹽酸作為洗脫劑進行洗脫，洗脫劑流速為1倍樹脂體積/小時，共采用2倍樹脂體積的洗脫劑進行洗脫，獲得洗脫液。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例5除步驟(2)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(2)中的操作工藝條 件調(diào)整為(2)將鹽酸浸液經(jīng)換熱冷卻至70°C后，用耐腐蝕泵壓入裝有732 (安徽三星樹脂科 技有限公司)樹脂的樹脂柱，采用單柱的方式進行除鐵，處理時鹽酸浸液流速為1倍樹脂體 積/小時。待樹脂吸附飽和后，在60°C下用水作為洗脫劑進行洗脫，洗脫劑流速為1倍樹脂 體積/小時，共采用3倍樹脂體積的洗脫劑進行洗脫，獲得洗脫液。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例6除步驟(2)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(2)中的操作工藝條 件調(diào)整為(2)將鹽酸浸液經(jīng)換熱冷卻至40°C后，用耐腐蝕泵壓入裝有SPC-1 (上海樹脂廠) 樹脂的樹脂柱，采用單柱的方式進行除鐵，處理時鹽酸浸液流速為1倍樹脂體積/小時。待 樹脂吸附飽和后，在30°C下用10襯％的鹽酸作為洗脫劑進行洗脫，洗脫劑流速為3倍樹脂 體積/小時，共采用1倍樹脂體積的洗脫劑進行洗脫，獲得洗脫液。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例7除步驟(3)夕卜，其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(3)中的操作工藝 條件調(diào)整為(3)向洗脫液中加入濃度為240克/升的氫氧化鈉溶液，使洗脫液中的氯化物與氫 氧化鈉在90°C充分反應，經(jīng)過濾除去氫氧化鐵沉淀，得到偏鋁酸鈉溶液。調(diào)整加入氫氧化鈉 溶液的量，使溶液中偏鋁酸鈉的濃度為2. 5mol/L。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例8除步驟(3)、⑷夕卜，其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(3)、⑷中的 操作工藝條件分別調(diào)整為(3)向洗脫液中加入濃度為200克/升的氫氧化鈉溶液，使洗脫液中的氯化物與氫 氧化鈉在50°C充分反應，經(jīng)過濾除去氫氧化鋁沉淀，得到偏鋁酸鈉溶液。調(diào)整加入氫氧化鈉 溶液的量，使溶液中偏鋁酸鈉的濃度為2. Omol/L。(4)向偏鋁酸鈉溶液中加入10wt%的聚乙二醇6000分散劑，分散劑溶液與偏鋁酸 鈉溶液的體積比為0.01，得到分散液。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例9除步驟⑷、(5)夕卜，其他操作工藝條件均與實施例8相同。將步驟⑷、(5)中的 操作工藝條件分別調(diào)整為(4)向偏鋁酸鈉溶液中加入聚乙烯醇與聚乙二醇6000質(zhì)量比為2. 5 1的混合分 散劑，分散劑溶液與偏鋁酸鈉溶液的體積比為0. 08，得到分散液。
(5)將分散液置于碳分反應器中，通入二氧化碳氣體，當漿液pH為11.0時停止碳
分，漿液在溫度65°C下老化4小時，過濾、水洗3次，丁醇洗2次得到氫氧化鋁沉淀的濾餅，
濾餅加水攪拌均勻于160°C噴霧干燥得到超細氫氧化鋁產(chǎn)品。經(jīng)測定，氫氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例10將實施例1中得到的超細氫氧化鋁產(chǎn)品在在800°C煅燒2小時?？傻玫匠歒_氧化鋁。經(jīng)測定，氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。實施例11將實施例1中得到的超細氫氧化鋁產(chǎn)品在1200°C煅燒2小時可得到超細α -氧化
ρ O經(jīng)測定，氧化鋁產(chǎn)品的化學成分和粒徑如表2所示。表2氫氧化鋁與氧化鋁產(chǎn)品的化學成分與粒徑 注Α1203含量為100%減去表中所列雜質(zhì)總和的余量。實施例12立環(huán)磁選機如圖2所示，本發(fā)明立環(huán)磁選機包括轉(zhuǎn)環(huán)101、感應介質(zhì)102、上鐵軛103、下鐵軛
104、勵磁線圈105、進料口 106和尾礦斗107，還包括脈動機構(gòu)108和沖水裝置109。
轉(zhuǎn)環(huán)101為圓環(huán)形載體，其中載有感應介質(zhì)102，轉(zhuǎn)環(huán)101旋轉(zhuǎn)時，帶動感應介質(zhì) 102以及感應介質(zhì)102吸附的物質(zhì)運動，以便完成物料分選。轉(zhuǎn)環(huán)101可以任何適合的材料 制成，例如碳鋼等。電機或其他驅(qū)動裝置可以為轉(zhuǎn)環(huán)101提供動力，使得轉(zhuǎn)環(huán)101能夠按照設定速度 轉(zhuǎn)動。當物料的含鐵量或者處理量等參數(shù)低于預定值時，采用較低的轉(zhuǎn)速，例如3轉(zhuǎn)/分 鐘，使鐵磁性雜質(zhì)與磁場充分作用，并被吸附到感應介質(zhì)網(wǎng)上選出。感應介質(zhì)102安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵磁線圈105產(chǎn)生的磁場使得上鐵軛103和下鐵軛 104成為一對產(chǎn)生垂直方向磁場的磁極，上鐵軛103和下鐵軛104設置在轉(zhuǎn)環(huán)101下方的內(nèi) 外兩側(cè)，以使轉(zhuǎn)環(huán)101在磁極間立式旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)環(huán)101旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)環(huán)101中的感應介質(zhì)102 會經(jīng)過上鐵軛103和下鐵軛104構(gòu)成的磁極對磁化除鐵。所述感應介質(zhì)102為多層鋼板網(wǎng)。鋼板網(wǎng)由lCrl7制成。每層鋼板網(wǎng)由絲梗編成， 網(wǎng)格為菱形。所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛103與進料口 106連接，所述下鐵 軛104與用于出料的尾礦斗107連接。鋼板網(wǎng)的介質(zhì)層間距為為3mm。勵磁線圈105為雙 玻璃絲包漆包鋁扁線，所述雙玻璃絲包漆包鋁扁線是為實心導體，勵磁線圈105電流采用 連續(xù)可調(diào)控制，因而磁場也連續(xù)可調(diào)。立環(huán)磁選機還包括脈動機構(gòu)108，所述脈動機構(gòu)108通過橡膠鼓膜111與尾礦斗 107相連。所述脈動機構(gòu)由偏心連桿機構(gòu)實現(xiàn)，脈動機構(gòu)108與尾礦斗107相連，從而使脈 動機構(gòu)108所產(chǎn)生的交變力推動橡膠鼓膜111往復運動，可以使得尾礦斗107中的礦漿產(chǎn) 生脈動。沖水裝置109位于轉(zhuǎn)環(huán)101的上方，用于利用水流將磁性物料沖入精礦斗中。沖 水裝置109可以是各種適合的沖水、噴淋裝置，例如噴頭、水管等。所述進料口 106與上鐵軛103的側(cè)部連接，以使粉煤灰從轉(zhuǎn)環(huán)的側(cè)部流入。進料 口 106可以使料斗或進料管。用于入礦的進料口 106以較小的落差進入上鐵軛103，避免了 磁性顆粒由于重力作用而透過感應介質(zhì)102的現(xiàn)象發(fā)生，從而提高了磁選除雜的效果。所述立環(huán)磁選機還包括冷卻裝置112，所述冷卻裝置112設置在勵磁線圈周圍，用 于降低勵磁線圈的工作溫度，所述冷卻裝置為均壓腔水套。均壓腔水套采用不銹鋼材料制成，不易結(jié)垢。由于在水套的進出水處均安裝均壓 腔，所述均壓腔保證了水均勻地流經(jīng)每一層水套，并在套內(nèi)各處充滿。從而防止局部水路短 路，影響散熱。每層水套的水道橫截面積很大，可完全避免水垢堵塞，即使有一處發(fā)生堵塞， 也不影響水套中循環(huán)水的正常流動。而且水套與線圈大面積緊密接觸，可將線圈產(chǎn)生的大 部分熱量通過水流帶走。均壓腔水套與普通空心銅管散熱相比，散熱效率高，繞組溫升低，設備勵磁功率 低。在額定勵磁電流是40A的情況下，與采用普通空心銅管散熱的磁選機相比，勵磁功率可 由35kw降至21kw。在利用本發(fā)明的磁選設備工作時，進料的礦漿從側(cè)部沿上鐵軛103的縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn) 環(huán)101，由于轉(zhuǎn)環(huán)101內(nèi)的感應介質(zhì)102在背景磁場中被磁化，感應介質(zhì)102表面形成梯度 極高的磁場，礦漿中磁性顆粒在這種極高磁場作用下吸著在感應介質(zhì)102表面，并隨轉(zhuǎn)環(huán) 101轉(zhuǎn)動，并被帶至轉(zhuǎn)環(huán)101頂部的無磁場區(qū)，再通過位于頂部的沖水裝置109沖水將磁性物料沖入精礦斗中， 而非磁性顆粒則沿下鐵軛104的縫隙流入尾礦斗107中，進而由尾礦斗 107的尾礦口排出。
權利要求
一種利用粉煤灰制備超細氫氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括a)將粉煤灰粉碎至100目以下，濕法磁選除鐵，使粉煤灰中氧化鐵的含量降至1.0wt％以下，然后向粉煤灰中加入鹽酸進行反應并固液分離，以得到pH為1-3的鹽酸浸液；b)將鹽酸浸液通入大孔型陽離子樹脂柱進行樹脂吸附，待吸附飽和后用水或鹽酸作為洗脫劑進行洗脫，得到含氯化鋁和氯化鐵的洗脫液；c)向洗脫液中加入堿溶液進行反應并濾除沉淀，洗滌得到偏鋁酸鈉溶液；d)向偏鋁酸鈉溶液中加入0.05-7wt％的分散劑混均得分散液。e)向分散液通入二氧化碳直到分散溶液的pH值為10.5-13，生成氫氧化鋁沉淀，過濾沉淀，分別用水和乙醇洗滌，然后將沉淀在200℃以下干燥，即得超細氫氧化鋁。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)中鹽酸為20-37襯％的鹽酸； 其中鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1-9 1。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟a)中反應的溫度為100-200°C， 反應壓力0. 1-2. 5MPa、反應時間為0. 5-4. 0小時。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中大孔型陽離子樹脂為 D001、732、742、7020H、7120H、JK008 或 SPC-I 樹脂。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中將鹽酸浸液進行樹脂吸附 的步驟為在20°C-90°C下，將鹽酸浸液以1-4倍樹脂體積/小時的流速自下而上的方式通 過樹脂柱。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中洗脫劑鹽酸的濃度為 2-10wt%。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中洗脫的條件為洗脫溫度 為20°C -60°C，洗脫劑的用量為1-3倍樹脂體積，洗脫劑流速為1-3倍樹脂體積/小時。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中的堿溶液為氫氧化鈉 溶液、其濃度為180-245g/L;控制加入氫氧化鈉溶液的量，使溶液中偏鋁酸鈉的濃度為 0.5_3mol/L0
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中的反應的溫度為 20 0C -100°C。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟d)中分散劑為聚乙二醇4000、 聚乙二醇6000或聚乙烯醇；分散劑濃度為0. 05-7wt%，分散劑加入體積與偏鋁酸鈉溶液的 體積比為0. 01-0. 1。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟的e)為向分散液通入二氧化 碳直到分散溶液的PH值為10. 5-13，生成氫氧化鋁沉淀，然后老化1-8小時，過濾沉淀，分別 用水洗滌2-4次和乙醇洗滌1-3次，將沉淀在200°C以下干燥，即得超細氫氧化鋁。
12.—種制備超細氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括采用權利要求1-11任一 方法所制得的超細氫氧化鋁在650-950°C煅燒并保溫0. 5-4. 0小時，得超細、-氧化鋁，或 在1100-1200°C煅燒并保溫0. 5-4. 0小時，得超細α -氧化鋁。
13.根據(jù)權利要求1-12所述方法，其特征在于，所述步驟a)中濕法磁選除鐵所用的設 備為立環(huán)磁選機，其中，所述立環(huán)磁選機包括轉(zhuǎn)環(huán)、感應介質(zhì)、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、 進料口、尾礦斗和沖水裝置，感應介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)環(huán)中，勵磁線圈設置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產(chǎn)生垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設 置在轉(zhuǎn)環(huán)下方的環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)，其中，所述感應介質(zhì)為多層鋼板網(wǎng)，每層鋼板網(wǎng)由絲梗編 成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進料口連接，所述下鐵軛與用于出料的尾 礦斗連接，所述沖水裝置位于轉(zhuǎn)環(huán)上方；所述進料口與上鐵軛的側(cè)部連接；所述立環(huán)磁選 機還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置是設置在勵磁線圈周圍的均壓腔水套。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述勵磁線圈是雙玻璃絲包漆包鋁扁 線電磁線圈。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，所述立環(huán)磁選機還包括脈動機構(gòu)，所述 脈動機構(gòu)通過橡膠鼓膜與尾礦斗相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以循環(huán)流化床粉煤灰為原料制備超細氫氧化鋁和超細氧化鋁的方法。所述方法包括a)將粉煤灰粉碎后進行濕法磁選除鐵，然后與鹽酸反應得到鹽酸浸液；b)鹽酸浸液通入大孔型陽離子樹脂柱進行吸附，待樹脂吸附飽和后用洗脫劑洗脫，得到含氯化鋁和氯化鐵的洗脫液；c)將洗脫液進行堿溶除鐵，得到偏鋁酸鈉溶液；d)向偏鋁酸鈉溶液中加入分散劑混均得分散液。e)分散液經(jīng)碳分得到超細氫氧化鋁。超細氫氧化鋁在不同溫度下煅燒可分別得到γ-氧化鋁與與α-氧化鋁。與其它方法相比，此方法具有原料來源廣泛、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品純度高的優(yōu)點。
文檔編號C01F7/02GK101870489SQ201010161849
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者孫延彬, 張培萍, 李楠, 池君洲, 董宏, 魏存弟 申請人:中國神華能源股份有限公司;神華準格爾能源有限責任公司