CN101759212A - 自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法 - Google Patents
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Abstract
自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，是取烘干的脱钠脱硅灰，与石灰石粉和/或消化渣粉进行饱和配钙，于1330～1390℃烧结，控制冷却烧成料，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铝，固液分离，按照常规方法提取氧化铝，残渣洗涤后得到低钠钙硅渣。本发明方法以提取二氧化硅并脱除氧化钠的粉煤灰脱钠脱硅灰为原料，不但可以采用石灰石烧结法提取氧化铝，而且在提取氧化铝后可以得到低钠钙硅渣，可全部用作水泥原料，从而彻底消除了二次污染。
Description
技术领域
本发明属于高铝粉煤灰的资源化利用，涉及一种自高铝粉煤灰中提取氧化铝的方法，特别是涉及一种自先提取了二氧化硅，又脱除了氧化钠的高铝粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法。
背景技术
我国许多煤田产出的原煤经粉末化燃烧后形成的粉煤灰中富含氧化铝，Al2O3含量高于37％，有些甚至高达44％，可称之为高铝粉煤灰。这种粉煤灰除富含Al2O3外，还富含SiO2，其SiO2含量一般在45～50％之间。因此，这种粉煤灰的铝硅比比较低，通常仅有0.8左右，难以满足传统提铝方法对铝矿资源中铝含量和铝硅比的要求。
上世纪五十年代末，波兰尤里·杰米克教授研发成功高铝粉煤灰的石灰石烧结法，虽然能有效地自粉煤灰中提取氧化铝，但是运作的物料量大，能耗高，联产水泥量多，经济效益差，工业化试验运作十多年也未能实现大规模工业化推广应用。本世纪初，我国内蒙古自治区蒙西高新技术集团开发出“利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法”，其技术路线类似于波兰杰米克技术。在完成半工业化试验后报批了一座年产40万吨氧化铝的项目，但至今未见正式生产报导。
CN 101125656A“一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法”是以质量浓度大于40％的NaOH溶液浸取粉煤灰，将其中的硅以硅酸钠的形式溶出，分离后得到硅酸钠溶液和铝硅比≥2的碱浸渣；溶出的硅酸钠蒸浓成不同浓度的硅酸钠溶液，或者利用碳分法制备白炭黑；碱浸渣以碱石灰烧结法或石灰石烧结法生产Al(OH)3并进而生产Al2O3，提铝后的残渣制成填料或用于生产水泥。该专利申请突破了原来直接从粉煤灰中提取氧化铝的思路，采用先提硅，再提铝的全新工艺路线，提高了碱浸渣中的铝硅比，简化了氧化铝的提取工艺，提高了粉煤灰中铝的提取率。
该专利申请中，虽然可以直接采用碱石灰烧结法从提硅后的脱硅灰中有效回收其中的Al2O3，但工艺流程复杂，能耗高，产出的赤泥中Na2O含量高(约1.75％)，不能完全满足水泥原料成份的要求，无法实现“吃干榨净”式的废弃物资源化利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，该方法以提取二氧化硅并脱除氧化钠的粉煤灰脱钠脱硅灰为原料，不但可以采用石灰石烧结法提取氧化铝，而且在提取氧化铝后可以得到低钠钙硅渣。
本发明自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法是通过以下具体方案实现的：
1)、取烘干的脱钠脱硅灰，根据灰中氧化铝、二氧化硅、氧化铁和氧化钛的含量进行饱和配钙，将配好的生料充分混匀，送入回转窑中，于1330～1390℃烧结30～40min，控制烧成料在950～1100℃出窑，置于保温设备中，于630～680℃下保温不小于5min，然后进入冷却机生成自粉化料，待温度降至≤120℃时出料；
2)、将自粉化料按照4～15的液固比投入65～90℃的4～10wt％Na2CO3溶液中，于15min内快速溶出自粉化料中的氧化铝，进行固液分离；
3)、分离后的滤饼按照2～8的液固比投入50～90℃的2～4wt％Na2CO3溶液中，于10min内进行氧化铝的二次快速溶出，之后固液分离；
4)、合并两次溶出得到的滤液，按照常规方法提取氧化铝；
5)、二次溶出后得到的残渣以新水逆流洗涤，得到低钠钙硅渣。
其中，饱和配钙时钙料加入量的计算方法为常规技术，本发明饱和配钙所使用的钙料为研磨至细度小于200目的石灰石粉和/或消化渣粉。
本发明中残渣的洗涤方法具体是以干残渣重量2～3倍的新水逆流洗涤残渣三次，使得残渣附液的Na2O浓度降至≤1g/L，烘干后的残渣总Na2O量≤0.6wt％。
本发明实现的基础首先是低温常压浓碱浸取高铝粉煤灰中的SiO2，高铝粉煤灰经提取SiO2后，铝含量被富集到50％左右，SiO2含量则由原先的50％降至30％左右，实现了灰中硅铝氧化物的有效分离，大幅度降低了运作的物料量。其次，本发明还建立在回收脱硅灰中氧化钠的基础上，脱钠后的脱硅灰氧化钠含量不大于1.2％，能完全满足石灰石烧结法之要求。采用石灰石烧结法，利用硅酸钙在冷却过程中晶型转变引起的体积膨胀的自粉化现象，可以减化工艺流程。
本发明以脱钠脱硅灰为原料，适当配混钙料后，在1330～1390℃范围内烧结，再经控制冷却自粉化，以低浓度碳酸钠溶液快速溶出自粉化料中的氧化铝，过滤分离，滤饼经2～3次洗涤即可得到低氧化钠含量赤泥，该赤泥不仅氧化钠含量低，且主要物相为硅酸二钙和碳酸钙，因此，可称其为钙硅渣。可全部用作水泥原料，从而彻底消除了二次污染。
本发明是自高铝粉煤灰中先提取二氧化硅再提取氧化铝联产水泥工艺流程中提取氧化铝的核心技术，也是实现高铝粉煤灰完全资源化利用的关键技术。本发明既可以确保自高铝粉煤灰中提取氧化铝具有较好的经济效益，同时可确保无二次污染。本发明利于建设环境友好型企业，符合国家大力倡导发展循环经济，实现可持续发展的方针政策。
具体实施方法
将脱钠脱硅灰以回转窑废气余热烘干。将碎的石灰石和消化渣粉研磨到-200目。
分析确定脱钠脱硅灰、石灰石粉、消化渣粉以及所用煤中的氧化铝、二氧化硅、氧化铁和氧化钛的含量，按照烧结得到硅酸二钙(C2S)、七铝十二钙(C12A7)、铁酸钙(CF)和钛酸钙(CT)计算出饱和配钙需要加入的钙料量，并将配好的生料充分混匀。
然后借鉴新型干法水泥生产工艺，将生料置于回转窑中，在1360±20℃范围内烧结30min。烧成料出窑温度约1000℃，进入保温回转窑，于630～680℃下保温10min，至温度降至≤630℃时，卸入冷却机快冷至120℃，获得平均料径约20μm的自粉化烧成料(熟料)。
用6wt％的碳酸钠溶液，以液固比为10，在80℃下快速搅溶熟料3～5min，料浆抽送至快开板框压滤机进行固液分离，获得的滤液即为低铝浓度的铝酸钠溶液，用碳分法提取其中的氧化铝，氧化铝的回收率大于75％。
固液分离得到的滤渣再用2wt％的碳酸钠液以液固比6在65℃下二次溶出10min，然后送至压滤机进行液固分离和逆流洗涤。收集的洗涤液用于二次溶出，二次溶出液用来补充快速溶出液。
提取氧化铝后的残渣氧化钠含量为0.6wt％，其主要物相为硅酸二钙和碳酸钙，可全部用于烧制硅酸盐水泥。由于其硅酸二钙相含量约50％，因此，以这种原料烧制水泥，其能耗仅为常规生产方法的70％左右。
Claims (4)
1.自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，包括：
1)、取烘干的脱钠脱硅灰，根据灰中氧化铝、二氧化硅、氧化铁和氧化钛的含量进行饱和配钙，将配好的生料充分混匀，送入回转窑中，于1330～1390℃烧结30～40min，控制烧成料在950～1100℃出窑，置于保温设备中，于630～680℃下保温不小于5min，然后进入冷却机生成自粉化料，待温度降至≤120℃时出料；
2)、将自粉化料按照4～15的液固比投入65～90℃的4～10wt％Na2CO3溶液中，于15min内快速溶出自粉化料中的氧化铝，进行固液分离；
3)、分离后的滤饼按照2～8的液固比投入50～90℃的2～4wt％Na2CO3溶液中，于10min内进行氧化铝的二次快速溶出，之后固液分离；
4)、合并两次溶出得到的滤液，按照常规方法提取氧化铝；
5)、二次溶出后得到的残渣以新水逆流洗涤，得到低钠钙硅渣。
2.根据权利要求1所述的自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，其特征是饱和配钙时使用的钙料为石灰石粉和/或消化渣粉。
3.根据权利要求2所述的自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，其特征是将所述的钙料研磨至细度小于200目。
4.根据权利要求1所述的自粉煤灰脱钠脱硅灰中提取氧化铝的方法，其特征是所述的残渣逆流洗涤是以干残渣重量2～3倍的新水逆流洗涤残渣三次。
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