CN102153120B - 从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法 - Google Patents
从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法。本发明的方法包括将循环流化床粉煤灰与酸按照一定比例混合进行酸溶反应，将酸溶反应后的产物经固液分离与洗涤，得到酸浸液，即将铝从粉煤灰中溶出。本发明的方法以循环流化床粉煤灰为原料，利用酸法溶出铝，铝的溶出率达到80％以上，工艺简单，节省能源，减少浪费，大大提高了粉煤灰的利用率，降低污染。
Description
技术领域
本发明属于粉煤灰利用领域，涉及一种从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法。
背景技术
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业等以燃煤为主的重工业的发展，燃煤的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰对环境的污染是多方面的，更是不容忽视的，因此粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。粉煤灰中主要含有氧化铝、氧化硅，因此粉煤灰的综合利用主要针对其中含有的氧化铝和氧化硅进行提取。
目前，对粉煤灰综合利用的研究主要针对煤粉炉粉煤灰。煤粉炉是一项传统的燃烧技术，煤粉炉粉煤灰是经过高温燃烧生成的(1400-1600℃)，其中的氧化铝组分呈玻璃态或高温含铝矿物莫来石晶体、刚玉晶体的矿物形式而存在，稳定性非常高。从煤粉炉粉煤灰中提取氧化铝的方法主要有石灰石(或碱石灰)烧结法、碳酸钠烧结法(也称混合法)和酸法。其中石灰石(或碱石灰)烧结法是将粉煤灰与石灰石(或碱石灰)混合，在高温下(1200℃-1400℃)煅烧活化，然后用碳酸钠溶液(或氢氧化钠溶液)浸出氧化铝，而粉煤灰中的另一重要组分二氧化硅与钙反应形成不溶的硅钙渣。此方法的缺点是能耗高，产生的废渣量大，每生产1吨氧化铝要产生8-10吨左右的硅钙渣，即使在煅烧活化前使用氢氧化钠溶液预脱硅，也不能完全解决上述问题。采用石灰石(碱石灰)烧结法的专利有：CN101070173A，CN101306826A，CN101049935A，CN10284668A，CN101302021A，CN101125656A，CN101041449A，CN1030217A，CN1644506A，CN101028936A，CN1548374A，CN101085679A，CN1539735A。碳酸钠烧结法是将粉煤灰与碳酸钠混合煅烧活化，在此过程中粉煤灰中的氧化铝和二氧化硅均被活化，为获得高纯度的氧化铝，需要将活化产物进一步与酸(盐酸/硫酸/二氧化碳)反应以实现硅铝分离。由于碳酸钠烧结法使用了先碱后酸的工艺，因此也被称作混合法。这种先碱后酸的工艺使生产过程复杂化，也增加了成本。采用碳酸钠烧结法的专利有：CN101041450A，CN101200298A，CN101172634A，CN101254933A。酸法是将粉煤灰直接与酸反应浸取氧化铝。由于二氧化硅不与酸反应，完全留在固相渣中，且酸法不会引入钙、钠等杂质，理论上能够获得纯度较高的氧化铝。但是正如前所述，煤粉炉粉煤灰主要由玻璃相组成，它与酸反应的活性很低，从而导致氧化铝的提取率低。
近年来发展起来的循环流化床技术是一项新型的燃煤技术。它是将煤或煤矸石在850℃左右燃烧，得到的循环流化床粉煤灰主要物相组成为无定形偏高岭石，其主要化学组成二氧化硅、氧化铝及氧化铁均具有很好的活性，适合采用直接酸法从中提取氧化铝。
发明内容
针对以上技术缺陷，本发明的目的是提供一种从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法。本发明从循环流化床粉煤灰溶出铝的方法为酸法溶出，即用盐酸或硫酸酸浸粉煤灰。
本方法主要有以下几个步骤：
1、将循环流化床粉煤灰粉碎至100目以下，置于耐酸反应釜中，并与酸按比例混合，可采用盐酸或硫酸。采用盐酸时，加入浓度为20wt％～37wt％，优选20wt％～30wt％的盐酸，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4∶1～9∶1，优选4.5∶1～6∶1；或加入浓度为30wt％～70wt％，优选40wt％～60wt％的硫酸，硫酸中H2SO4与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为2∶1～5∶1，优选2.5∶1～3.5∶1。
2、进行酸浸反应，采用盐酸时，控制反应温度为100℃～200℃，优选130℃～150℃，反应压力0.1～2.5MPa，优选0.3～1.0MPa，溶出时间为0.5h～4h，优选1.5h～2.5h；采用硫酸时，控制反应温度为120～200℃，优选140～180℃，反应压力0.1～2.5MPa，优选0.4～1.5MPa，反应时间0.5h～3h，优选1h～2h。酸浸后，粉煤灰中的铝以三价铝离子的形式进入溶液。
3、酸溶后产物经沉降、减压过滤或加压过滤进行固液分离与洗涤，得到主要成分为氯化铝或硫酸铝的酸浸液。
得到酸浸液以氟化钾置换EDTA滴定法测定氧化铝含量，粉煤灰中氧化铝的溶出率为80～90％。
本发明的有益之处在于，以反应活性较高的循环流化床粉煤灰为原料，利用酸法溶出铝，工艺简单，节省能源，减少浪费，大大提高了粉煤灰的利用率，降低污染。
具体实施方式
结合具体实施方式实施例说明本发明，但本发明并不限于以下具体实施方式。
原料采用某热电厂产出循环流化床粉煤灰，其化学成分如表1所示。
表1循环流化床粉煤灰化学成分(wt％)
| SiO2 | Al2O3 | TiO2 | CaO | MgO | TFe2O3 | FeO | K2O | Na2O | LOS | SO3 | 总和 |
| 34.70 | 46.28 | 1.48 | 3.61 | 0.21 | 1.54 | 0.22 | 0.39 | 0.17 | 7.17 | 1.32 | 95.77 |
实施例1
取循环流化床粉煤灰，其化学成分如表1所示(经110℃干燥后)。将循环流化床粉煤灰粉碎至120目，放入耐酸反应釜中，加入浓度为28wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为5∶1，反应温度200℃，反应压力2.1MPa，反应时间2小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到主要成分为氯化铝的酸浸液。经测定，粉煤灰中氧化铝的溶出率为88.3％。
实施例2
取流化床灰其化学成分如表1所示(经110℃干燥后)。将循环流化床粉煤灰粉碎至120目，放入耐酸反应釜，加入浓度为20wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为9∶1，反应温度100℃，反应压力0.1MPa，反应时间1小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到主要成分为氯化铝的酸浸液。经测定，粉煤灰中氧化铝的溶出率为80.1％。
实施例3
取流化床灰其化学成分如表1所示(经110℃干燥后)。将循环流化床粉煤灰粉碎至150目，放入耐酸反应釜，加入浓度为22wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为5∶1，反应温度160℃，反应压力1.3MPa，反应时间2小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到主要成分为氯化铝的酸浸液。经测定，粉煤灰中氧化铝的溶出率为82.2％。
实施例4
取流化床灰其化学成分如表1所示(经110℃干燥后)。将循环流化床粉煤灰粉碎至100目，放入耐酸反应釜，加入浓度为60wt％的硫酸进行酸溶反应，硫酸中H2SO4与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为3∶1，反应温度200℃，反应压力2.0MPa，反应时间1小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到主要成分为硫酸铝的酸浸液。经测定，粉煤灰中氧化铝的溶出率为87.7％。
实施例5
取流化床灰其化学成分如表1所示(经110℃干燥后)。将循环流化床粉煤灰粉碎至100目，放入耐酸反应釜，加入浓度为30wt％的硫酸进行酸溶反应，硫酸中H2SO4与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为2∶1，反应温度140℃，反应压力0.4MPa，反应时间1小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到主要成分为硫酸铝的酸浸液。经测定，粉煤灰中氧化铝的浸取率为85.3％。
Claims (10)
1.一种从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法，包括以下步骤：
1)、将循环流化床粉煤灰置于耐酸反应釜中，加入浓度为20wt％～37wt％的盐酸，且盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4∶1～9∶1；
2)、进行酸浸反应，控制反应温度为100℃～200℃，反应压力0.3～2.5MPa，反应时间为0.5h～4h，得到酸溶后产物；
3)、酸溶后产物进行固液分离和洗涤，得到主要组成为氯化铝的酸浸液；
其中，粉煤灰中氧化铝的溶出率为80～90％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)加入浓度为20wt％～30wt％的盐酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，盐酸与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4.5∶1～6∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酸浸反应中，反应温度为130℃～150℃，反应压力为0.3～1.0MPa，反应时间为1.5h～2.5h。
5.一种从循环流化床粉煤灰中溶出铝的方法，包括以下步骤：
1)、将循环流化床粉煤灰滤饼置于耐酸反应釜中，加入浓度为30wt％～70wt％硫酸，硫酸中H2SO4与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为2∶1～5∶1；
2)、进行酸浸反应，控制反应温度为120℃～200℃，反应压力0.4～2.5MPa，反应时间为0.5h～3h，得到酸溶后产物；
3)、酸溶后产物进行固液分离和洗涤，得到主要成分为硫酸铝的酸浸液；
其中，粉煤灰中氧化铝的溶出率为80～90％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1)中加入浓度为40wt％～60wt％的硫酸。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，硫酸中H2SO4与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为2.5∶1～3.5∶1。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，酸浸反应时，反应温度为140～180℃，反应压力为0.4～1.5MPa，反应时间为1h～2h。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，酸溶后产物的固液分离使用沉降、减压过滤或加压过滤。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括，在反应前，将循环流化床粉煤灰粉碎至100目以下。
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2011
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