專利名稱：從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉煤灰利用領(lǐng)域，涉及一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)等以燃煤為主的重工 業(yè)的發(fā)展，燃煤的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰對環(huán)境的污染是多方面的，更是不容忽視 的，因此粉煤灰的處理和利用問題引起人們廣泛的注意。粉煤灰中主要含有氧化鋁、氧化 硅，因此粉煤灰的綜合利用主要針對其中含有的氧化鋁和氧化硅進(jìn)行提取。目前，對粉煤灰綜合利用的研究主要針對煤粉爐粉煤灰。煤粉爐是一項(xiàng)傳統(tǒng)的燃 燒技術(shù)，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。從煤粉爐粉煤 灰中提取氧化鋁的方法主要有石灰石(或堿石灰)燒結(jié)法、碳酸鈉燒結(jié)法(也稱混合法) 和酸法。其中石灰石(或堿石灰)燒結(jié)法是將粉煤灰與石灰石(或堿石灰)混合，在高溫 下(120(TC -1400°C )煅燒活化，然后用碳酸鈉溶液(或氫氧化鈉溶液)浸出氧化鋁，而粉 煤灰中的另一重要組分二氧化硅與鈣反應(yīng)形成不溶的硅鈣渣。此方法的缺點(diǎn)是能耗高，產(chǎn) 生的廢渣量大，每生產(chǎn)1噸氧化鋁要產(chǎn)生8-10噸左右的硅鈣渣，即使在煅燒活化前使用氫 氧化鈉溶液預(yù)脫硅，也不能完全解決上述問題。采用石灰石(堿石灰)燒結(jié)法的專利有 CN101070173A,CN101306826A,CN101049935A,CN10284668A,CN101302021A,CN101125656A, CN101041449A, CN1030217A, CN1644506A, CN101028936A, CN1548374A, CN101085679A, CN1539735A。碳酸鈉燒結(jié)法是將粉煤灰與碳酸鈉混合煅燒活化，在此過程中粉煤灰中的氧 化鋁和二氧化硅均被活化，為獲得高純度的氧化鋁，需要將活化產(chǎn)物進(jìn)一步與酸(鹽酸/硫 酸/二氧化碳)反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)硅鋁分離。由于碳酸鈉燒結(jié)法使用了先堿后酸的工藝，因此也 被稱作混合法。這種先堿后酸的工藝使生產(chǎn)過程復(fù)雜化，也增加了成本。采用碳酸鈉燒結(jié) 法的專利有CN101041450A，CN101200298A, CNlOl 172634A，CN101254933A。酸法是將粉煤 灰直接與酸反應(yīng)浸取氧化鋁。由于二氧化硅不與酸反應(yīng)，完全留在固相渣中，且酸法不會(huì)引 入鈣、鈉等雜質(zhì)，理論上能夠獲得純度較高的氧化鋁。但是正如前所述，煤粉爐粉煤灰主要 由玻璃相組成，它與酸反應(yīng)的活性很低，從而導(dǎo)致氧化鋁的提取率低。近年來發(fā)展起來的循環(huán)流化床技術(shù)是一項(xiàng)新型的燃煤技術(shù)。它是將煤或煤矸石在 850°C左右燃燒，得到的循環(huán)流化床粉煤灰主要物相組成為無定形偏高嶺石，其主要化學(xué)組 成二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵均具有很好的活性，適合采用直接酸法從中提取氧化鋁。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方 法。本發(fā)明從循環(huán)流化床粉煤灰溶出鋁的方法為酸法溶出，即用鹽酸或硫酸酸浸粉煤灰。本方法主要有以下幾個(gè)步驟1、將循環(huán)流化床粉煤灰粉碎至100目以下，置于耐酸反應(yīng)釜中，并與酸按比例混合，可采用鹽酸或硫酸。采用鹽酸時(shí)，加入濃度為20wt % 37wt %，優(yōu)選20wt % 30wt % 的鹽酸，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1 9 1，優(yōu)選4.5 1 6 1; 或加入濃度為30wt% 70wt%，優(yōu)選40wt% 60襯％的硫酸，硫酸中H2SO4與粉煤灰中氧 化鋁的摩爾比為2 1 5 1，優(yōu)選2. 5 1 3. 5 1。

2、進(jìn)行酸浸反應(yīng)，采用鹽酸時(shí)，控制反應(yīng)溫度為100°C 200°C，優(yōu)選130°C 150°C，反應(yīng)壓力0. 1 2. 5MPa，優(yōu)選0. 3 1. OMPa，溶出時(shí)間為0. 5h 4h，優(yōu)選1. 5h 2. 5h ；采用硫酸時(shí)，控制反應(yīng)溫度為120 200°C，優(yōu)選140 180°C，反應(yīng)壓力0. 1 2. 5MPa，優(yōu)選0. 4 1. 5MPa，反應(yīng)時(shí)間0. 5h 3h，優(yōu)選Ih 2h。酸浸后，粉煤灰中的鋁以 三價(jià)鋁離子的形式進(jìn)入溶液。

3、酸溶后產(chǎn)物經(jīng)沉降、減壓過濾或加壓過濾進(jìn)行固液分離與洗滌，得到主要成分 為氯化鋁或硫酸鋁的酸浸液。得到酸浸液以氟化鉀置換EDTA滴定法測定氧化鋁含量，粉煤灰中氧化鋁的溶出 率為80 90%。本發(fā)明的有益之處在于，以反應(yīng)活性較高的循環(huán)流化床粉煤灰為原料，利用酸法 溶出鋁，工藝簡單，節(jié)省能源，減少浪費(fèi)，大大提高了粉煤灰的利用率，降低污染。
具體實(shí)施例方式結(jié)合具體實(shí)施方式
實(shí)施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于以下具體實(shí)施方式
。原料采用某熱電廠產(chǎn)出循環(huán)流化床粉煤灰，其化學(xué)成分如表1所示。表1循環(huán)流化床粉煤灰化學(xué)成分(wt % ) 實(shí)施例1取循環(huán)流化床粉煤灰，其化學(xué)成分如表1所示(經(jīng)110°C干燥后)。將循環(huán)流化床 粉煤灰粉碎至120目，放入耐酸反應(yīng)釜中，加入濃度為28襯％的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽 酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為5 1，反應(yīng)溫度200°C，反應(yīng)壓力2. IMPa,反應(yīng)時(shí)間 2小時(shí)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機(jī)壓濾洗滌后，得到主要成分為氯化鋁的酸浸液。經(jīng)測定，粉 煤灰中氧化鋁的溶出率為88. 3%。實(shí)施例2取流化床灰其化學(xué)成分如表1所示(經(jīng)IlCTC干燥后)。將循環(huán)流化床粉煤灰粉 碎至120目，放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為20wt%的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽酸中HCl與 粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為9 1，反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)壓力0. IMPa,反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)。反 應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機(jī)壓濾洗滌后，得到主要成分為氯化鋁的酸浸液。經(jīng)測定，粉煤灰中氧化 鋁的溶出率為80. 1%。實(shí)施例3取流化床灰其化學(xué)成分如表1所示(經(jīng)IlCTC干燥后)。將循環(huán)流化床粉煤灰粉 碎至150目，放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為22wt%的工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為5 1，反應(yīng)溫度160°C，反應(yīng)壓力1. 3MPa,反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)。反 應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機(jī)壓濾洗滌后，得到主要成分為氯化鋁的酸浸液。經(jīng)測定，粉煤灰中氧化 鋁的溶出率為82.2%。實(shí)施例4
取流化床灰其化學(xué)成分如表1所示(經(jīng)IlCTC干燥后)。將循環(huán)流化床粉煤灰粉 碎至100目，放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為60襯％的硫酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，硫酸中H2SO4與粉 煤灰中氧化鋁的摩爾比為3 1，反應(yīng)溫度200°C，反應(yīng)壓力2.010^，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)。反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機(jī)壓濾洗滌后，得到主要成分為硫酸鋁的酸浸液。經(jīng)測定，粉煤灰中氧化鋁 的溶出率為87.7%。實(shí)施例5取流化床灰其化學(xué)成分如表1所示(經(jīng)110°C干燥后)。將循環(huán)流化床粉煤灰粉 碎至100目，放入耐酸反應(yīng)釜，加入濃度為30襯％的硫酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，硫酸中H2SO4與粉 煤灰中氧化鋁的摩爾比為2 1，反應(yīng)溫度140°C，反應(yīng)壓力0.4MPa，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)。反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)板筐壓濾機(jī)壓濾洗滌后，得到主要成分為硫酸鋁的酸浸液。經(jīng)測定，粉煤灰中氧化鋁 的浸取率為85.3%。
權(quán)利要求
一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法，包括以下步驟1)、將循環(huán)流化床粉煤灰置于耐酸反應(yīng)釜中，加入濃度為20wt％～37wt％的鹽酸，且鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4∶1～9∶1；2)、進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為100℃～200℃，反應(yīng)壓力0.1～2.5MPa，反應(yīng)時(shí)間為0.5h～4h，得到酸溶后產(chǎn)物；3)、酸溶后產(chǎn)物進(jìn)行固液分離和洗滌，得到主要組成為氯化鋁的酸浸液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)加入濃度為20wt% 30wt%的鹽 酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鹽酸與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 4. 5 1 6 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，酸浸反應(yīng)中，反應(yīng)溫度為130°C 150°C， 反應(yīng)壓力為0. 3 1. OMPa,反應(yīng)時(shí)間為1. 5h 2. 5h。
5.一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法，包括以下步驟1)、將循環(huán)流化床粉煤灰濾餅置于耐酸反應(yīng)釜中，加入濃度為30wt% 70wt%硫酸， 硫酸中H2SO4與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為2 1 5 1;2)、進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為120°C 200°C，反應(yīng)壓力0.1 2. 5MPa，反應(yīng)時(shí)間 為0. 5h 3h，得到酸溶后產(chǎn)物；3)、酸溶后產(chǎn)物進(jìn)行固液分離和洗滌，得到主要成分為硫酸鋁的酸浸液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1)中加入濃度為40襯％ 60襯％的 硫酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，硫酸中H2SO4與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比 為 2. 5 1 3. 5 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，酸浸反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)溫度為140 180°C，反 應(yīng)壓力為0. 4 1. 5MPa,反應(yīng)時(shí)間為Ih 2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，酸溶后產(chǎn)物的固液分離使用 沉降、減壓過濾或加壓過濾。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括，在反應(yīng)前，將 循環(huán)流化床粉煤灰粉碎至100目以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從循環(huán)流化床粉煤灰中溶出鋁的方法。本發(fā)明的方法包括將循環(huán)流化床粉煤灰與酸按照一定比例混合進(jìn)行酸溶反應(yīng)，將酸溶反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)固液分離與洗滌，得到酸浸液，即將鋁從粉煤灰中溶出。本發(fā)明的方法以循環(huán)流化床粉煤灰為原料，利用酸法溶出鋁，鋁的溶出率達(dá)到80％以上，工藝簡單，節(jié)省能源，減少浪費(fèi)，大大提高了粉煤灰的利用率，降低污染。
文檔編號C01F7/02GK101844783SQ201010161909
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者孫延彬, 徐少南, 李楠, 田慎重, 郭昭華, 魏存弟 申請人:中國神華能源股份有限公司;神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司