CN103351014A - 一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法，所述煤灰包含催化剂，所述方法包括：（a）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；（b）将含铝化合物进行碳分，得到含催化剂的溶液和氢氧化铝；（c）将氢氧化铝进行焙烧，得到氧化铝。本发明将催化剂回收和提铝过程有机结合起来，提高了整体工艺的经济性，符合煤化工多联产的发展思路。
Description
技术领域
本发明涉及一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法，属于煤催化气化领域。
背景技术
煤催化气化工艺过程中产生的煤灰是在常压或一定压力下，较低的温度下（600-800℃），碱金属催化剂与煤中矿物质形成的复杂的含碱金属的硅铝酸盐。该催化气化工艺煤灰中与传统的煤灰原料有很大的不同：一是煤中各类矿物质与负载的部分碱金属盐发生固相反应，充分烧结，形成不可溶性的碱金属盐；二是煤灰中不会出现传统煤灰中的玻璃体、莫来石等高温下形成的稳定性很好的物质，活性高；三是不可溶碱金属催化剂回收过程中采用钙的化合物进行消解，进一步活化了煤灰，生成的含铝钙盐是生产铝制品中的重要中间产物。煤催化气化工艺过程产生的煤灰所具有的这些禀赋特征对煤灰的利用是极为有利的。
现有技术中采用粉煤灰石灰石烧结法生产氧化铝的方法已经得到广泛应用。在50年代，波兰的Grzymek教授开发了利用粉煤灰和煤矸石为原料，以石灰石烧结法生产氢氧化铝和水泥的技术，并在波兰进行了试验厂生产，得到了氢氧化铝（氧化铝）。近年来，对从粉煤灰中提取铝制品的工艺研究有很多：石灰石烧结法、碱石灰烧结法、酸法及酸碱联合法等，但到目前为止，有工业应用价值的仍为石灰石烧结法。
鉴于目前我国优质铝土矿面临枯竭，国内氧化铝需求量不断快速增长的现状，煤灰的最有价值的利用方式就是从中提取氧化铝。如果能够结合煤催化气化回收工艺产生的废渣，依据其物理化学特点从中副产高价值的氧化铝，不但可以提高煤催化气化的整体经济性，而且可以实现煤灰中宝贵资源的高附加值利用，还减少了固体废渣的处理量，符合2013年国家发布的《粉煤灰综合利用管理办法》。但是，目前从煤催化气化产生的煤灰制备氧化铝尚未见报道。
发明内容
针对煤催化气化所产生煤灰的禀赋特征和催化剂回收工艺的特点，本发明提出一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法，所述煤灰包含催化剂，所述方法包括：
（a）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
（b）将含铝化合物进行碳分，得到含催化剂的溶液和氢氧化铝；
（c）将氢氧化铝进行焙烧，得到氧化铝。
本发明提供的从煤灰中提取和制备氧化铝的方法充分利用了煤催化气化工艺所产生煤灰的禀赋特征和催化剂回收的工艺特点，在提取和制备氧化铝的同时实现了回收催化剂的有益效果，提高了煤催化气化工艺的整体经济性，实现了煤灰中宝贵资源的高附加值利用，还减少了固体废渣的处理量，符合2013年国家发布的《粉煤灰综合利用管理办法》的要求，减少了环境污染。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述步骤（a）包括：
（d）将煤灰进行水洗，得到含催化剂的溶液和固体灰渣；
（e）向固体灰渣中加入含钙化合物进行消解反应，得到含催化剂的溶液和蒸压熟料；
（f）从蒸压熟料中提取得到含铝化合物。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述步骤（f）包括：
（g）将所述蒸压熟料进行煅烧，得到煅烧熟料；
（h）向煅烧熟料中加入碱液进行浸取，分离得到含铝化合物粗品；
（i）将含铝化合物粗品加入含钙化合物进行脱硅，得到含铝化合物。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述含铝化合物包括偏铝酸盐。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述催化剂包括碱金属化合物。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，将所述含催化剂的溶液用CO2进行气提，得到碱金属的碳酸盐溶液。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述步骤（e）的含钙化合物加入量满足固体灰渣中的碱金属与Ca原子的摩尔比≤0.5，并且，Si与Ca的原子摩尔比≤2。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述碱金属的碳酸盐溶液作为所述步骤（h）的碱液或者作为催化剂。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述步骤（h）的碱液是碱金属氢氧化物。
优选地，在本发明提供的优选的技术方案的基础上，所述碱液浓度为3～48wt%。
与现有技术相比，本发明优选的技术方案充分利用了催化剂回收过程的作用，碱化了硅铝酸盐的同时，实现了催化剂的回收，为后续分离和制备氧化铝提供了便利。不仅能够处理碱性灰渣副产高价值的氧化铝，还能够达到催化剂回收的目的。有效利用了煤灰中高附加值资源，减少了废渣排放，减轻了对环境的污染。
附图说明
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1：本发明技术方案的示意图；
图2：本发明具体实施方式2的示意图；
图3：本发明具体实施方式3的示意图；
图4：本发明具体实施方式4的示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施方案如下：
如图1所示，在本发明的一种典型的实施方式中，一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法，所述煤灰包含催化剂，所述方法包括：
（a）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
（b）将含铝化合物进行碳分，得到含催化剂的溶液和氢氧化铝；
（c）将氢氧化铝进行焙烧，得到氧化铝。
所述催化剂是指对煤的气化反应能够产生催化作用的催化剂，本发明将催化剂回收和制备氧化铝的过程有机结合起来，提高煤催化气化工艺的整体经济性，符合煤化工多联产的发展思路；在提取和制备氧化铝的同时实现了催化剂的回收，提高了煤催化气化工艺的整体经济性，实现了煤灰中宝贵资源的高附加值利用，还减少了固体废渣的处理量，符合2013年国家发布的《粉煤灰综合利用管理办法》的要求，减少了环境污染。
所述碳分即含铝化合物与二氧化碳和水反应生成氢氧化铝。优选地，所述碳分在30～70℃进行，例如32℃、35℃、40℃、43℃、46℃、51℃、55℃、58℃、62℃、66℃或68℃，优选34～65℃，进一步优选38～60℃。优选地，所述碳分终点pH值为8～12，例如8.5、8.8、9.2、9.5、10、10.5、10.8、11.2、11.5或11.8，优选9～12，进一步优选9.4～12。
将氢氧化铝焙烧，得到氧化铝。所述焙烧的温度为1000～1300℃，例如1020℃、1050℃、1070℃、1100℃、1130℃、1160℃、1190℃、1230℃、1260℃或1290℃，优选1040～1270℃，进一步优选1080～1220℃。
根据本发明，所述步骤（a）包括：（d）煤灰水洗，（e）消解反应以及（f）提取含铝化合物。
将煤催化气化产生的煤灰水洗，过滤得到固体灰渣。向固体灰渣中加入含钙化合物，在蒸压反应釜中进行水热消解反应，一方面置换出催化剂，另一方面生成含水的硅铝酸钙(Ca3Al2(SiO4)(OH)8)和氢氧化钙为主晶相的蒸压熟料。水洗和消解过程中均得到含催化剂的溶液，实现了催化剂的回收。
优选地，所述水洗的温度为20～80℃，例如25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或75℃，优选24～76℃，进一步优选32～72℃。优选地，所述水洗的时间为10～60min，例如12min、15min、18min、22min、26min、32min、38min、42min、46min、52min、56min或58min，优选16～55min，进一步优选20～50min。优选地，所述水洗过程中的液固比为1～6:1，例如1.2:1、1.5:1、1.8:1、2.2:1、2.6:1、3.2:1、3.6:1、4.1:1、4.5:1、4.9:1、5.3:1或5.7:1，优选1.4～5.7:1，进一步优选2～5.5:1。所述液固比即水洗过程中水洗所用水与煤灰的质量的比值。优选地，所述水洗的次数为1～2次。
根据本发明，所述含钙化合物物为氢氧化钙(Ca(OH)2)或/和氧化钙(CaO)。
所述消解反应中水的加入量满足固液比为1:2～6，例如1:2.2、1:2.5、1:2.9、1:3.2、1:3.6、1:4.2、1:4.5、1:4.9、1:5.2、1:5.6或1:5.9，优选1:2.4～5.5，进一步优选1:2.8～5。所述固液比即固体灰渣与含钙化合物混合得到的固体混合物与加入的水的质量比值。优选地，所述消解反应的反应温度为100～300℃，例如120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃或280℃，优选110～290℃，进一步优选130～270℃。该消解反应温度所对应的压力为0.1-8.6MPa。优选地，所述消解反应的反应时间为1～6h，例如1.2h、1.5h、1.8h、2.2h、2.6h、3.1h、3.5h、3.9h、4.2h、4.6h、4.9h、5.2h、5.5h或5.8h，优选1.4～5.6h，进一步优选1.7～5.1h。
根据本发明，从蒸压熟料中提取得到含铝化合物包括：（g）煅烧，（h）浸取和（i）脱硅。将消解得到的蒸压熟料煅烧，得到主晶相为12CaO·7Al2O3和2CaO·SiO2的煅烧熟料，碱液浸取，脱硅后，得到含铝化合物。
优选地，所述蒸压熟料煅烧的温度为700～1000℃，例如710℃、730℃、770℃、800℃、830℃、860℃、890℃、920℃、950℃或980℃，优选720～990℃，进一步优选740～960℃。优选地，所述蒸压熟料煅烧的时间为0.5～10h，例如0.8h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h或9.5h，优选1.2～9.4h，进一步优选1.8～8.8h。
碱液浸取，以溶出Al2O3。优选地，所述碱液的浓度为3～48wt%，例如5wt%、8wt%、12wt%、16wt%、21wt%、25wt%、30wt%、34wt%、38wt%、42wt%或46wt%，优选6～45wt%，进一步优选9～40wt%。优选地，所述浸取温度为40～90℃，例如45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃，优选44～86℃，进一步优选48～82℃。优选地，所述浸取时间为10～60min，例如15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或55min，优选14～56min，进一步优选18～52min。优选地，所述浸取过程中固液比为1:3～30，例如1:4、1:6、1:8、1:10、1:13、1:16、1:19、1:22、1:25或1:28，优选1:5～27，进一步优选1:5～25。所述固液比即煅烧熟料与碱液的质量比。
将碱液浸取得到的含铝化合物粗品进行脱硅，得到含铝化合物。优选地，按照20～40:1的硅和钙原子摩尔比进行脱硅处理，所述硅和钙原子摩尔比例如为22:1、24:1、26:1、28:1、30:1、32:1、34:1、36:1或38:1，优选21～39:1，进一步优选23～37:1。
根据本发明优选的实施方案，所述催化剂包括碱金属化合物。
根据本发明优选的实施方案，将上述得到的含催化剂的溶液用CO2进行气提，得到碱金属的碳酸盐溶液。该碱金属的碳酸盐溶液可以任作他用。
根据本发明优选的实施方案，碱金属的碳酸盐溶液可以作为所述碱液浸取的碱液或者作为催化剂循环使用。
根据本发明优选的实施方案，所述含钙化合物的加入量满足固体灰渣中的碱金属与Ca原子的摩尔比≤0.5，并且Si与Ca原子的摩尔比≤2。增加钙用量能够提高反应间的传质推动力，加快钙置换钾的反应速率，从而提高催化剂回收率，也能充分实现钙与硅铝化合物的反应。
根据本发明优选的实施方案，所述碱液为碱金属氢氧化物。根据本发明的一种具体的实施方式，所述碱液为高浓度氢氧化钾，优选浓度为25～48wt%的氢氧化钾溶液。所述氢氧化钾溶液的浓度例如为27wt%、29wt%、31wt%、33wt%、35wt%、37wt%、39wt%、41wt%、43wt%、45wt%或47wt%。
以下将结合具体实施方式和具体实施例来进一步说明本发明的有益效果。
具体实施方式1
以煤催化气化产生的煤灰为原料，所用催化剂为碳酸钾、氢氧化钾、硫酸钾、氯化钾等碱金属钾化合物，优选碳酸钾和氢氧化钾。
如图1所示，从煤灰中提取和制备氧化铝的方法包括如下步骤：
（1）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
（2）将上述含铝化合物在30～70℃进行碳分，碳分终点pH值为8～12，过滤后获得氢氧化铝，滤液可以用作煤催化气化催化剂或者用于浸取步骤中的碱液循环使用。
（3）焙烧：将得到的氢氧化铝进行焙烧，焙烧温度为1000～1300℃，得到冶金级氧化铝。
具体实施方式2
以煤催化气化产生的煤灰为原料，所用催化剂为碳酸钾、氢氧化钾、硫酸钾、氯化钾等碱金属钾化合物，优选碳酸钾和氢氧化钾。
如图2所示，从煤灰中提取和制备氧化铝的方法包括如下步骤：
（1）水洗：以原煤灰中氧化铝含量大于10%（质量比）的含催化剂钾的高铝煤灰与去离子水（也可采用自来水、煤催化气化过程中水洗塔废水以及气化过程废液处理之后的水）以固液比为1:1～6的比例进行水洗，水洗次数为1～2次，水洗温度为20～80℃，水洗时间为10～60min，过滤得到含K溶液和水洗后固体灰渣；
（2）消解：将水洗后的灰渣和氢氧化钙（也可采用煅烧好的氧化钙）按照碱金属原子与钙原子摩尔比1:1～3的比例混合，按照液固质量比2～6:1加水后放入蒸压反应釜中进行消解，采用蒸压方式，消解温度为100～300℃，该温度的最大蒸汽压范围为0.1-8.6MPa，消解时间为1～6h，消解产物为含K溶液和主晶相为钙的硅铝酸盐和氢氧化钙的蒸压熟料。含K溶液可以和步骤（1）中的含K溶液混合之后用CO2进行气提获得碳酸钾，作为煤催化气化催化剂或者用于提取含铝化合物循环使用；
（3）从蒸压熟料中提取得到含铝化合物；
（4）将含铝化合物在30～70℃进行碳分，碳分终点pH值为8～12，过滤后获得氢氧化铝，滤液可以用作煤催化气化催化剂或者用于步骤（3）中循环使用。碳分用二氧化碳通过煤催化气化中气体分离工段获得，或从煅烧石灰石得到；
（5）焙烧：将得到的氢氧化铝进行焙烧，焙烧温度为1000～1300℃，得到冶金级氧化铝。
具体实施方式3
以煤催化气化产生的煤灰为原料，所用催化剂为碳酸钾、氢氧化钾、硫酸钾、氯化钾等碱金属钾化合物，优选碳酸钾和氢氧化钾。
如图3所示，从煤灰中提取和制备氧化铝的方法包括如下步骤：
（1）水洗：以原煤灰中氧化铝含量大于30%（质量比）的含催化剂钾的高铝煤灰与去离子水（也可采用自来水、煤催化气化过程中水洗塔废水以及气化过程废液处理之后的水）以固液比为1:2～4的比例进行水洗，水洗次数为1～2次，水洗温度为30～60℃，水洗时间为20～60min，过滤得到含K溶液和水洗后固体灰渣；
（2）消解：将水洗后的灰渣和氢氧化钙（也可采用煅烧好的氧化钙）按照碱金属原子与钙原子摩尔比1:1～3的比例混合，按照液固质量比2～5:1加水后放入蒸压反应釜中进行消解，采用蒸压方式，消解温度为100～300℃，该温度的最大蒸汽压范围为2.5-8.6MPa，消解时间为3～6h，消解产物为含K溶液和主晶相为钙的硅铝酸盐和氢氧化钙的蒸压熟料。含K溶液可以和步骤（1）中的含K溶液混合之后用CO2进行气提获得碳酸钾，作为煤催化气化催化剂或者碱液浸取所用碱液循环使用；
（3）煅烧：将蒸压熟料进行低温煅烧处理，煅烧温度为800～1000℃，煅烧时间为2～10h；
（4）碱液浸取：将煅烧熟料用碱金属钾化合物的碱液浸取，如氢氧化钾，碱液浓度为3～48%，浸取温度为40～90℃，时间为30～60min，固液比为1:6～25，浸取溶出后，进行固液分离，得到含铝化合物粗品；
（5）脱硅：按照30～40:1的钙和硅原子摩尔比进行脱硅处理，获得含铝化合物；
（6）碳分：将含铝化合物在30～70℃进行碳分，碳分终点pH值为8～10，过滤后获得氢氧化铝和碳酸钾滤液，该滤液可以用作煤催化气化催化剂或者碱液浸取中碱液循环使用。
（7）焙烧：将得到的氢氧化铝进行焙烧，焙烧温度为1100～1300℃，得到冶金级氧化铝。
具体实施方式4
如图4所示，在上述实施方案基础上，本实施方式与具体实施方式3的区别在于：本实施方式中所用催化剂为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠等碱金属钠化合物，优选碳酸钠和氢氧化钠。另外，所用浸取碱液优选为碱金属钠化合物的碱液。
具体实施例1
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分如下表所示：
具体实施例1具体工艺参数Ⅰ如下：
1）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
2）将含铝化合物进行碳分，CO2温度50℃，终点pH值10；
3）氢氧化铝焙烧：1100℃；
4）获得氧化铝产品A。
具体实施例1具体工艺参数Ⅱ如下：
1）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
2）将含铝化合物进行碳分：CO2温度40℃，终点pH值11；
3）氢氧化铝焙烧：1150℃；
4）获得氧化铝产品B。
产品A、B化学成分分析(质量分数，%)
| 样品 | Al2O3 | SiO2 | CaO | K2O | Na2O | 其他 |
| A | 99.92 | 0.046 | 0.021 | 0.013 | ---- | ------ |
| B | 99.47 | 0.228 | 0.193 | 0.017 | 0.092 | ------ |
具体实施例2
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分如下表所示：
具体实施例2具体工艺参数Ⅰ如下：
1）水洗：温度60℃，时间30min，固液比1:4，水洗2次；
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3；
3）从蒸压熟料中提取得到含铝化合物；
4）将含铝化合物进行碳分：CO2温度50℃，终点pH值10；
5）氢氧化铝焙烧：1100℃；
6）获得氧化铝产品C。
具体实施例2具体工艺参数Ⅱ如下：
1）水洗：温度60℃，时间30min，固液比1:4，水洗2次；
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3.5；
3）从蒸压熟料中提取得到含铝化合物；
4）将含铝化合物进行碳分：CO2温度40℃，终点pH值11；
5）氢氧化铝焙烧：1150℃；
6）获得氧化铝产品D。
产品C、D化学成分分析(质量分数，%)
| 样品 | Al2O3 | SiO2 | CaO | K2O | Na2O | 其他 |
| C | 99.87 | 0.051 | 0.055 | 0.024 | ---- | ------ |
| D | 99.21 | 0.348 | 0.303 | 0.032 | 0.107 | ------ |
具体实施例3
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分如下表所示：
具体实施例3具体工艺参数Ⅰ如下：
1）水洗：温度60℃，时间30min，固液比1:4，水洗2次
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度为850℃，时间5h
4）浸取：浸取碱液为氢氧化钾浓度45wt%，浸取温度65℃，时间30min，氧化铝浸出率86.2%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比30:1
6）碳分：CO2温度50℃，终点pH值10
7）氢氧化铝焙烧：1100℃
8）获得氧化铝产品E。
具体实施例3具体工艺参数Ⅱ如下：
1）水洗：温度60℃，时间30min，固液比1:4，水洗2次
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:2.5
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度900℃，时间4小时
4）浸取：浸取碱液为碳酸钠浓度9wt%，浸取温度60℃，时间20min，氧化铝浸出率82.1%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比35:1
6）碳分：CO2温度40℃，终点pH值11
7）氢氧化铝焙烧：1150℃
8）获得氧化铝产品F。
产品E、F化学成分分析(质量分数，%)
| 样品 | Al2O3 | SiO2 | CaO | K2O | Na2O | 其他 |
| E | 99.81 | 0.057 | 0.071 | 0.062 | ---- | ------ |
| F | 99.17 | 0.601 | 0.111 | 0.037 | 0.081 | ------ |
具体实施例4
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分
具体实施例4具体工艺参数Ⅰ如下：
1）水洗：温度80℃，时间25min，固液比1:3，水洗2次
2）消解：温度220℃，时间3h，固液比1:3，煤灰与氢氧化钙质量比1:2.5
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度700℃，时间7小时
4）浸取：浸取碱液为碳酸钠浓度8wt%，浸取温度70℃，时间35min，氧化铝浸出率80.4%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比20:1
6）碳分：CO2温度30℃，终点pH值9
7）焙烧，1000℃
8）获得氧化铝产品G。
具体实施例4具体工艺参数Ⅱ如下：
1）水洗：温度60℃，时间30min，固液比1:4，水洗2次
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度1000℃，时间4小时
4）浸取：浸取碱液碳酸钠浓度9wt%，温度60℃，时间30min，氧化铝浸出率83.5%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比40:1
6）碳分：CO2温度60℃，终点pH值12
7）氢氧化铝焙烧：1200℃
8）获得氧化铝产品H。
产品G、H化学成分分析(质量分数，%)
| 样品 | Al2O3 | SiO2 | CaO | K2O | Na2O | 其他 |
| G | 98.95 | 0.371 | 0.511 | 0.095 | 0.073 | ------ |
| H | 99.63 | 0.177 | 0.152 | ---- | 0.041 | ------ |
具体实施例5
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分如下表所示：
具体实施例5具体工艺参数Ⅰ如下：
1）水洗：温度80℃，时间10min，固液比1:1，水洗2次
2）消解：温度100℃，时间6h，固液比1:2，
煤灰与氢氧化钙质量比1:43）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度为700℃，时间10h
4）浸取：浸取碱液为氢氧化钾浓度25wt%，浸取温度40℃，时间60min，固液比为1:30，氧化铝出率86.2%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比20:1
6）得到含铝化合物I。
具体实施例5具体工艺参数Ⅱ如下：
1）水洗：温度20℃，时间60min，固液比1:6，水洗1次
2）消解：温度300℃，时间1h，固液比1:6，煤灰与氢氧化钙质量比1:3.7
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度为1000℃，时间0.5h
4）浸取：浸取碱液为氢氧化钾浓度48wt%，浸取温度90℃，时间10min，固液比为1:30，氧化铝出率86.2%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比40:1
6）得到含铝化合物J。
具体实施例6
煤催化气化产生的煤灰原料化学成分如下表所示：
具体实施例6具体工艺参数Ⅰ如下：
1）水洗：温度50℃，时间30min，固液比1:3，水洗2次
2）消解：温度200℃，时间3h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3.5
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度为800℃，时间5h
4）浸取：浸取碱液为碳酸钠浓度3wt%，浸取温度45℃，时间50min，固液比为1:20，氧化铝浸出率86.2%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比30:1
6）得到含铝化合物K。
具体实施例6具体工艺参数Ⅱ如下：
1）水洗：温度30℃，时间40min，固液比1:5，水洗2次
2）消解：温度200℃，时间2h，固液比1:4，煤灰与氢氧化钙质量比1:3
3）煅烧：蒸压熟料低温煅烧温度为900℃，时间5h
4）浸取：浸取碱液为碳酸钠浓度10wt%，浸取温度60℃，时间30min，固液比为1:25，氧化铝出率86.2%
5）脱硅：钙和硅原子摩尔比30:1
6）得到含铝化合物L。
产品I、J、K、L化学成分分析(质量分数，%)
| 样品 | Al2O3 | SiO2 | CaO | K2O | Na2O | 其他 |
| I | 99.24 | 0.433 | 0.176 | 0.079 | 0.072 | --- |
| J | 98.91 | 0.593 | 0.287 | 0.178 | 0.032 | |
| K | 99.93 | 0.016 | 0.012 | ---- | 0.042 | |
| L | 98.45 | 0.32 | 0.321 | 0.634 | 0.275 |
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种从煤灰中提取和制备氧化铝的方法，其特征在于，所述煤灰包含催化剂，所述方法包括：
（a）从煤灰中分离得到催化剂和含铝化合物；
（b）将含铝化合物进行碳分，得到含催化剂的溶液和氢氧化铝；
（c）将氢氧化铝进行焙烧，得到氧化铝。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（a）包括：
（d）将煤灰进行水洗，得到含催化剂的溶液和固体灰渣；
（e）向固体灰渣中加入含钙化合物进行消解反应，得到含催化剂的溶液和蒸压熟料；
（f）从蒸压熟料中提取得到含铝化合物。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（f）包括：
（g）将所述蒸压熟料进行煅烧，得到煅烧熟料；
（h）向煅烧熟料中加入碱液进行浸取，分离得到含铝化合物粗品；
（i）将含铝化合物粗品加入含钙化合物进行脱硅，得到含铝化合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铝化合物包括偏铝酸盐。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括碱金属化合物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述含催化剂的溶液用CO2进行气提，得到碱金属的碳酸盐溶液。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（e）的含钙化合物加入量满足固体灰渣中的碱金属与Ca原子的摩尔比≤0.5，并且，Si与Ca的原子摩尔比≤2。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碱金属的碳酸盐溶液作为所述步骤（h）的碱液或者作为催化剂。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（h）的碱液是碱金属氢氧化物。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱液浓度为3～48wt%。
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