CN104909396B - 一种硫酸铝铵深度分解的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸铝铵深度分解的方法，其特征在于以燃煤电厂或燃煤锅炉排放的固体废弃物粉煤灰为原料，在硫基铵盐介质加压浸出或焙烧处理提取粉煤灰中氧化铝得到的硫酸铝铵晶体，采用铝基热载体及惰性气体排出分解气体产物，实现硫酸铝铵初步分解和深度分解制备氧化铝产品，提高分解速度，并高效回收硫酸铝铵分解过程产生的硫基铵盐介质。此外，硫酸铝铵深度分解后所得具有高热焓值的氧化铝可作为热载体，用于硫酸铝铵初步分解过程，由此减少硫酸铝铵分解过程的能量消耗。采用本发明方法可实现粉煤灰中氧化铝的高效清洁及低能耗提取，具有良好的经济效益和广阔的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于大宗固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用燃煤电厂或燃煤锅炉排放的粉煤灰为原料，采用硫基铵盐介质处理粉煤灰，得到氧化铝提取液经结晶分离得到的硫酸铝铵晶体进行深度分解，由此制备氧化铝及回收硫基铵盐的方法。
背景技术
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。我国粉煤灰的年排放量已达5亿吨，累积量已高达35亿吨，其中燃煤电厂粉煤灰排放量最大。燃煤电厂收集的粉煤灰目前以灰场贮灰和露天堆积排放为主，如果不及时处理或者处理不当，不仅占用大量土地，也会对环境甚至人类的生存造成严重的危害。燃煤电厂排放的粉煤灰已成为我国主要固体废弃物。粉煤灰中一般含有丰富的铝、硅、镓等元素，也是一种重要的有价资源。目前，粉煤灰的利用途径主要包括用于生产铝硅耐火材料莫来石，用于生产白炭黑的原料，用于制备作分子筛作为吸附剂、催化剂，用于建材，用于镓生产的原料，以及利用酸法或碱法生产氧化铝。其中粉煤灰最具工业化应用前景的利用途径是粉煤灰提取氧化铝，特别是在我国内蒙古中西部以及山西北部地区的粉煤灰中氧化铝含量达到40%以上，可以作为中低品位的铝土矿处理，来弥补我国铝土矿的不足。采用粉煤灰提取氧化铝，不仅可以实现工业固体废弃物资源化利用，变废为宝，而且也有利于保护环境，减少土地资源占用。
由于我国铝土矿资源的短缺，近10年来粉煤灰提取氧化铝受到国内大专院校、研究所的广泛关注，其技术大致可以分为碱法、酸法、硫基铵盐法。碱法是目前研究的主流工艺路线，包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法等，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司采用石灰石烧结法提取氧化铝，煅烧温度为1340～1390℃，生产1吨氧化铝要产生约9吨渣，存在煅烧温度高，渣量大且难以利用等缺点。内蒙古大唐国际再生资源有限公司采用预脱硅碱石灰烧结法，先碱溶脱除粉煤灰中的部分硅，再烧结提铝，该法虽然渣量比石灰石烧结法减少，但是仍然存在流程长、难以生产出冶金级氧化铝的缺点。粉煤灰酸法提取氧化铝主要包括盐酸法、硫酸法以及硫酸铵盐法等。盐酸法主要采用盐酸介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到氯化铝溶液，氯化铝溶液结晶得到氯化铝晶体，氯化铝晶体煅烧得到氧化铝和盐酸，盐酸返回粉煤灰浸出氧化铝过程。该方法存在设备腐蚀严重、杂质铁难以脱除等不足。
硫酸法主要采用硫酸为介质溶出粉煤灰中的氧化铝得到硫酸铝溶液，硫酸铝溶液蒸发结晶得到硫酸铝晶体，硫酸铝晶体煅烧得到氧化铝和三氧化硫，三氧化硫进一步制成硫酸返回粉煤灰浸出氧化铝过程。硫酸法从粉煤灰中提取氧化铝成为目前研究的热点。CN1095689A公开了一种用粉煤灰生成硫酸铝的方法，该专利以电厂粉煤灰为原料，用质量浓度为50-60%的硫酸在100℃条件下浸泡12-24小时，过滤，煮沸浓缩抽滤得到硫酸铝晶体。贵阳铝镁设计院有限公司在专利CN102398912A中公开了一种采用稀硫酸在高温高压条件下溶出高铝粉煤灰中氧化铝的工艺，氧化铝的溶出率可达到85-90%；在专利CN102398913A中又提出了一种硫酸法处理高铝粉煤灰提取冶金级氧化铝的工艺，通过稀酸浸出、净化除铁、蒸发浓缩、结晶、煅烧等步骤得到冶金级氧化铝。硫酸法存在杂质铁难以脱除等缺点，并且硫酸铝溶液蒸发浓缩能耗高。
硫基铵盐法主要是采用硫酸铵或硫酸氢铵与粉煤灰混合烧结，然后用硫酸浸出烧结产物得到硫酸铝铵晶体，硫酸铝铵晶体煅烧分别得到氧化铝并回收硫酸铵盐。公开号为CA102120593A、CA102275964A的专利中均公开了采用一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，主要是采用硫酸铵加入到粉煤灰中煅烧，经水浸结晶得到硫酸铝铵晶体，然后采用结晶出的硫酸铝铵晶体溶解后加入氨水沉淀出氢氧化铝，最后煅烧得到氧化铝。沈阳镁铝设计研究院有限公司在CN102583468ACN103086410A、CN103086411A、CN103086408A、CN103086409A中报道了以硫化铵与粉煤灰混合活化焙烧提取氧化铝的方法，并提出了不同的后处理方法，生产冶金级氧化铝。硫基铵盐法由于采用高温烧结过程，存在硫基铵盐消耗量大，氨气回收难的缺点，同时对不同类型的粉煤灰需要活化预处理。专利申请号为201410058340.X公开了一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法，主要以燃煤电厂或燃煤锅炉排放的固体废弃物粉煤灰为原料，通过在由硫酸铵或硫酸氢铵与硫酸组成的硫基铵盐混合介质体系中，采用高温120～240℃条件下强化粉煤灰中氧化铝浸出，利用硫酸铝铵溶解度随温度变化大的特点，将浸出液冷却结晶得到硫酸铝铵晶体，将得到的硫酸铝铵固体分段高温煅烧（600～800℃和1000～1200℃），可以得到白色氧化铝粉末，同时回收硫基铵盐混合介质。该方法有效解决现有粉煤灰提取氧化铝方法中烧结或蒸发浓缩过程能耗高，杂质分离困难，以及硫基铵盐消耗量大、氨气回收难的问题，但浸出液结晶析出的硫酸铝铵晶体含水率高、极易熔融，采用高温分段煅烧，由此造成硫酸铝铵分解速率慢、能耗高、硫基铵盐回收率低等问题。
实现硫酸铝铵分解为氧化铝，同时回收硫基铵盐，是硫基铵盐法提取氧化铝的必经之路。硫酸铝铵分解路线可分为湿法路线和火法路线。在湿法路线中，其主要是将硫酸铝铵与氨反应生成硫酸铵和氢氧化铝，硫酸铵需要蒸发浓缩，氢氧化铝需要衔接拜尔法氧化铝提取流程，由此导致粉煤灰提取氧化铝生产流程长，能耗高。火法路线主要是通过硫酸铝铵加热分解，由此制备氧化铝同时回收硫基铵盐，但现有专利报道的火法路线均存在硫酸铝铵分解速率慢、能耗高、硫基铵盐回收率低等问题。
发明内容
本发明内容所要解决的技术问题是：提供一种硫酸铝铵深度分解的方法，并有效解决现有硫基铵盐介质体系粉煤灰提取氧化铝所得硫酸铝铵中间体分解速率慢、能耗高、硫基铵盐回收率低的问题，由此实现粉煤灰中氧化铝的高效清洁及低能耗提取。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种硫酸铝铵深度分解的方法，包括以下步骤：
（1）将筛分至一定粒径的铝基热载体，在密闭容器中加热到一定温度；
（2）将硫基铵盐介质处理粉煤灰所得氧化铝提取液经冷却结晶后，得到的硫酸铝铵晶体及硫酸铝铵结晶母液；
（3）将步骤（2）得到的硫酸铝铵晶体与步骤（1）得到的铝基热载体按照一定质量比，在保温反应器中快速混合，由此实现硫酸铝铵的初步分解；
（4）向步骤（3）得到的混合物中通入由步骤（9）得到的高温惰性气体，将硫酸铝铵分解产生的气体产物排出；
（5）将步骤（4）排出的气体产物经步骤（2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收后，得到一次吸收液和低温惰性气体；
（6）将步骤（3）得到的固体产物放入回转窑中煅烧，得到高温氧化铝和煅烧尾气，由此实现硫酸铝铵的深度分解；
（7）将步骤（5）得到的一次吸收液用于进一步吸收步骤（6）得到的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
（8）将步骤（6）得到的部分高温氧化铝直接返回步骤（3）中，在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合；
（9）将步骤（5）得到的低温惰性气体与步骤（6）煅烧得到的高温氧化铝充分换热后，得到氧化铝产品，以及得到高温惰性气体重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物。
优选地，所述的硫基铵盐介质处理粉煤灰制备硫酸铝铵晶体和结晶母液的处理方式选自硫基铵盐介质加压浸出和硫基铵盐介质焙烧处理的一种或几种。
优选地，所述的硫基铵盐介质选自硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种，或者硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种与硫酸的混合物。
优选地，所述的硫酸铝铵深度分解过程使用的铝基热载体选自氧化铝和硫酸铝的一种或几种。
优选地，所述的硫酸铝铵深度分解过程使用的惰性气体选自氮气和二氧化碳的一种或几种。
优选地，所述步骤（1）的铝基热载体经筛分后的粒径为20～200目。
优选地，所述步骤（1）的铝基热载体经加热后的温度为900～1200℃。
优选地，所述步骤（3）中硫酸铝铵晶体与铝基热载体混合的质量比为1：0.1～10。
优选地，所述步骤（3）中保温反应器的设定温度为400～800℃。
优选地，所述步骤（3）中保温反应器中物料反应停留时间为2～30分钟。
优选地，所述步骤（4）中惰性气体通入速度为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为0.1～5m3/h。
优选地，所述步骤（6）中回转窑煅烧温度为900～1200℃。
优选地，所述步骤（6）中回转窑煅烧时间为10～60分钟。
优选地，所述步骤（8）中高温氧化铝返回量与硫酸铝铵晶体的质量比为0.1～10：1。
本发明所用对象为燃煤电厂或燃煤锅炉产生的固体废弃物粉煤灰经硫基铵盐介质处理后，得到的氧化铝提取液经冷却结晶后得到的硫酸铝铵晶体。通常结晶得到的硫酸铝铵晶体，其分子式为NH4Al(SO4)2·12H2O，含有12个结晶水，理论含水率达到47.7%，由此导致硫酸铝铵在加热时释放出结晶水，使得硫酸铝铵融化，其熔点为94.5℃。此外，1摩尔硫酸铝铵含有0.5摩尔硫酸铝和0.5摩尔硫酸铵，硫酸铝铵加热至250℃时，脱去结晶水，超过280℃时硫酸铝铵中含有的硫酸铵分解释放出氨气和三氧化硫。硫酸铝铵一般在约400℃时，才能完全脱除结晶水，而在约700℃时，才能实现硫酸铝铵中含有的硫酸铵完全分解得到硫酸铝。由于硫酸铝铵脱水过程与硫酸铵分解过程存在温度重叠，分解产物中水与氨及三氧化硫共存，由此导致硫酸铝铵中含有的硫酸铵分解后难以完全回收。硫酸铝铵中硫酸铵分解后得到的硫酸铝需要进一步加热分解制备氧化铝，并同时释放出三氧化硫。硫酸铝的煅烧温度一般在900～1100℃，硫酸铝煅烧后的产物氧化铝具有较高的热焓，并且氧化铝比热容高（50.9J/mol·K）、导热性能良好，因此可以作为热载体用于硫酸铝铵分解过程。硫酸铝铵及硫酸铝分解过程发生的主要反应为：
本发明的有益效果是利用燃煤电厂或燃煤锅炉产生的固体废弃物粉煤灰为原料，在硫基铵盐介质体系中，通过加压浸出或焙烧处理提取粉煤灰中的氧化铝，得到的硫酸铝铵晶体采用铝基热载体及惰性气体排出分解气体产物，实现硫酸铝铵初步分解和深度分解制备氧化铝产品，提高分解速度，并高效回收硫酸铝铵分解过程产生的硫基铵盐介质。此外，采用硫酸铝铵深度分解后所得具有高热焓值的氧化铝部分返回作为热载体，用于硫酸铝铵初步分解过程，由此减少硫酸铝铵分解过程的能量消耗。采用本发明方法可实现粉煤灰中氧化铝的高效清洁及低能耗提取，具有良好的经济效益和广阔的工业化应用前景
附图说明
图1为本发明所涉及的一种硫酸铝铵深度分解的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明专利进一步说明。
实施例1.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体氧化铝筛分到小于20目粒径，并在密闭容器中加热至900℃；
2）将采用硫酸铵和硫酸混合介质加压浸出粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体氧化铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：10，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择氮气为惰性气体，将氮气在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为0.1m3/h，通气时间为30分钟，待保温反应器温度降至400℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体氮气以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为900℃，煅烧时间为60分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为0.1：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体氮气进行充分换热，得到高温惰性气体氮气，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体氮气重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到98%。
实施例2.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体硫酸铝筛分到小于200目粒径，并在密闭容器中加热至1200℃；
2）将采用硫酸氢铵和硫酸混合介质加压浸出粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体硫酸铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：0.1，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择二氧化碳气体为惰性气体，将二氧化碳气体在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为10m3/h，通气时间为2分钟，待保温反应器温度降至800℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体二氧化碳以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为1200℃，煅烧时间为10分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为10：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体二氧化碳进行充分换热，得到高温惰性气体二氧化碳，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体二氧化碳重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到97%。
实施例3.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体氧化铝筛分到小于100目粒径，并在密闭容器中加热至1000℃；
2）将采用硫酸氢铵和硫酸混合介质加压浸出粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体氧化铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：2，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择氮气为惰性气体，将氮气在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为2m3/h，通气时间为10分钟，待保温反应器温度降至600℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体氮气以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为1100℃，煅烧时间为30分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为3：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体氮气进行充分换热，得到高温惰性气体氮气，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体氮气重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到98.5%。
实施例4.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体硫酸铝筛分到小于50目粒径，并在密闭容器中加热至900℃；
2）将采用硫酸氢铵、硫酸铵和硫酸混合介质加压浸出粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体硫酸铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：1，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择氮气为惰性气体，将氮气在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为5m3/h，通气时间为10分钟，待保温反应器温度降至500℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体氮气以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为2：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体氮气进行充分换热，得到高温惰性气体氮气，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体氮气重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到98.6%。
实施例5.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体硫酸铝筛分到小于50目粒径，并在密闭容器中加热至900℃；
2）将采用硫酸铵焙烧处理粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体硫酸铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：1，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择氮气为惰性气体，将氮气在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为5m3/h，通气时间为10分钟，待保温反应器温度降至500℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体氮气以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为2：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体氮气进行充分换热，得到高温惰性气体氮气，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体氮气重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到98.6%。
实施例6.
本实施例中选用的某燃煤电厂粉煤灰，其中氧化铝含量为47.58%，氧化硅含量44.30%，具体工艺过程如下：
1）将铝基热载体硫酸铝筛分到小于50目粒径，并在密闭容器中加热至900℃；
2）将采用硫酸氢铵焙烧处理粉煤灰得到的浸出液进行冷却结晶，得到硫酸铝铵晶体和结晶母液；
3）将步骤1）得到的铝基热载体硫酸铝与步骤2）得到的硫酸铝铵晶体按照质量比为1：1，一并放入保温反应器中快速混合；
4）选择氮气为惰性气体，将氮气在步骤9）中与高温氧化铝充分换热，得到高温惰性气体，并通入步骤3）中的保温反应器中，用以排出硫酸铝铵初步分解产生的气体产物，保持通气气速为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为5m3/h，通气时间为10分钟，待保温反应器温度降至500℃时，停止通气；
5）采用由步骤2）得到的硫酸铝铵结晶母液吸收由步骤4）产生的气体尾气，得到低温惰性气体氮气以及一次吸收液；
6）将步骤3）中得到的固体产物转移至回转窑中进行深度煅烧，设定煅烧温度为1100℃，煅烧时间为60分钟，得到高温氧化铝和煅烧尾气；
7）将步骤5）得到的一次吸收液用于吸收步骤6）产生的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤（2）；
8）将步骤6）中得到的高温氧化铝部分返回步骤3），在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合，其中返回的高温氧化铝与硫酸铝铵晶体质量比为2：1；
9）将步骤6）得到的高温氧化铝与步骤5）得到的低温惰性气体氮气进行充分换热，得到高温惰性气体氮气，同时得到氧化铝产品，其中高温惰性气体氮气重新返回步骤（3），用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物；
10）分析步骤5）得到的一次吸收液及步骤7）得到的硫基铵盐介质氨、硫元素含量变化，由此计算硫酸铝铵深度分解过程硫基铵盐回收率达到98.6%。
Claims (9)
1.一种硫酸铝铵深度分解的方法，包括以下步骤：
(1)将筛分至一定粒径的铝基热载体，在密闭容器中加热到一定温度；
(2)将硫基铵盐介质加压浸出粉煤灰所得氧化铝提取液经冷却结晶后，得到硫酸铝铵晶体及硫酸铝铵结晶母液；
(3)将步骤(2)得到的硫酸铝铵晶体与步骤(1)得到的铝基热载体按照一定质量比，在保温反应器中快速混合，由此实现硫酸铝铵的初步分解；
(4)向步骤(3)得到的混合物中通入由步骤(9)得到的高温惰性气体，将硫酸铝铵分解产生的气体产物排出；
(5)将步骤(4)排出的气体产物经步骤(2)得到的硫酸铝铵结晶母液吸收后，得到一次吸收液和低温惰性气体；
(6)将步骤(3)得到的固体产物放入回转窑中煅烧，得到高温氧化铝和煅烧尾气，由此实现硫酸铝铵的深度分解；
(7)将步骤(5)得到的一次吸收液用于进一步吸收步骤(6)得到的煅烧尾气，由此形成硫基铵盐介质可直接返回步骤(2)；
(8)将步骤(6)得到的部分高温氧化铝直接返回步骤(3)中，在保温反应器中与硫酸铝铵晶体快速混合；
(9)将步骤(5)得到的低温惰性气体与步骤(6)煅烧得到的高温氧化铝充分换热后，得到氧化铝产品，以及得到高温惰性气体重新返回步骤(3)，用于排出硫酸铝铵分解产生的气体产物。
2.按照权利1所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述铝基热载体选自氧化铝和硫酸铝的一种或几种。
3.按照权利1所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述惰性气体选自氮气和二氧化碳的一种或几种。
4.按照权利1所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的硫基铵盐介质选自硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种，或者硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸铝铵中的一种或几种与硫酸的混合物。
5.按权利1～4中任意一项所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的铝基热载体经筛分后的粒径为20～200目，以及加热后的温度为900～1200℃。
6.按权利1～4中任意一项所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的硫酸铝铵晶体与铝基热载体混合的质量比为1：0.1～10。
7.按权利1～4中任意一项所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的硫酸铝铵初步分解保温反应器的温度为400～800℃，反应停留时间为2～30分钟，惰性气体通入速度为每千克硫酸铝铵晶体通入惰性气体流量为0.1～5m3/h。
8.按权利1～4中任意一项所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的硫酸铝铵深度分解回转窑反应器的温度为900～1200℃，煅烧时间为10～60分钟。
9.按权利1～4中任意一项所述的一种硫酸铝铵深度分解的方法，其中所述的硫酸铝铵深度分解后得到高温氧化铝作为铝基热载体返回初步分解过程，高温氧化铝返回量与硫酸铝铵晶体的质量比为0.1～10：1。
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