專利名稱：一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用的制作方法
一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉煤灰技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種低溫活化粉煤灰的方法 及其在提取氧化鋁中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
粉煤灰是煤炭燃燒產(chǎn)生的一種固體廢棄物，占煤炭量的10 40%。目前我 國火力發(fā)電廠和其它燃煤鍋爐每年排放的粉煤灰高達3.3億噸，主要應(yīng)用于建 材生產(chǎn)、建筑工程、筑路、肥料生產(chǎn)、改良土壤和回填等。由于市場需求飽 和以及粉煤灰活性等原因，我國粉煤灰每年均有l(wèi)億噸的積存，截止2008年， 我國粉煤灰累計堆積超過27億噸。
我國氧化鋁工業(yè)近年來發(fā)展迅速，2006年產(chǎn)量躍居世界第一位，2008年 產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的27.36%。氧化鋁目前主要由鋁土富礦通過拜耳法生產(chǎn)， 然而我國鋁土礦資源僅占世界總儲量的3.12%，且大部分品位較低，因此我國 目前主要通過大量進口鋁土礦來維持氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，鋁土礦進口量從 2004年的88萬噸迅猛增長到2008年的2579萬噸。尋找鋁土礦的替代資源在我 國勢在必行。我國粉煤灰氧化鋁含量平均為27%，部分地區(qū)高達40~60%，是 十分重要的鋁資源。開發(fā)粉煤灰制備氧化鋁技術(shù)，不僅能夠有效解決粉煤灰 的占用耕地和環(huán)境污染問題，也能夠解決我國氧化鋁生產(chǎn)原料匱乏的困境， 具有極大的環(huán)境和經(jīng)濟意義。
利用粉煤灰作為鋁資源制備氧化鋁的工藝主要分為酸法和堿法，是將活化后的粉煤灰與酸或堿反應(yīng)生成鋁鹽，然后經(jīng)提純分離、干燥、高溫分解等 步驟制得氧化鋁。相關(guān)的發(fā)明專利和專利申請為內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團 有限公司發(fā)明的一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥熟料的方法(專利號
ZL03131079.6)和利用粉煤灰和石灰石聯(lián)合生產(chǎn)氧化鋁和水泥的方法(專利 申請?zhí)?00410090949.1)，朔州市人民政府發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁 的方法(專利申請?zhí)?00510048274.9)，李禹發(fā)明的粉煤灰中提取氧化鋁同時 聯(lián)產(chǎn)白炭黑的方法(專利申請?zhí)?00610012780.7)，平朔煤炭工業(yè)公司發(fā)明的 一種由粉煤灰制取氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?00610048295.5)和一種從粉 煤灰中先提硅后提鋁的方法(專利申請?zhí)?00710062534.7)以及一種利用粉 煤灰生產(chǎn)二氧化硅和氧化鋁的方法200710061662.X)，中國鋁業(yè)股份有限公司 發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?00710118679.4)，長 安大學(xué)發(fā)明的一種從高鋁粉煤灰提取氧化鋁及其廢渣生產(chǎn)水泥的方法(專利 申請?zhí)?00710017304.9)和從粉煤灰中提取氧化鋁及利用廢渣生產(chǎn)水泥的方 法(專利申請?zhí)?00710017453.5)，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)發(fā)明的利用高鋁粉 煤灰制取氧化鋁和白炭黑清潔生產(chǎn)工藝(專利申請?zhí)?00710087028.3)，浙江 大學(xué)發(fā)明的一種以煤系高嶺巖或粉煤灰為原料制備片狀氧化鋁的方法(專利 申請?zhí)?00710068433.0)，清華大學(xué)發(fā)明的一種從高鋁粉煤灰中提取二氧化硅、 氧化鋁及氧化鎵的方法(專利申請?zhí)?00710065366.7)，沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 發(fā)明的一種利用粉煤灰制備氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?00710012997.2)，內(nèi) 蒙古聯(lián)合工業(yè)有限公司發(fā)明的新型粉煤灰提取氧化鋁工藝(專利申請?zhí)?200710110423.9)，張克嶷發(fā)明的利用電石渣或氰氨渣從粉煤灰中提取氧化鋁 聯(lián)產(chǎn)水泥的方法(專利申請?zhí)?00610092056.X),淮南發(fā)電總廠發(fā)明的從粉煤 灰提氧化鋁同時生成(3— C2S膠凝材料法(專利號ZL87101461.0)，潘愛芳發(fā)
4明的從粉煤灰中提取高純氧化鋁及硅膠的方法(專利申請?zhí)?00810017869.1)，
貴州大學(xué)發(fā)明的一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?200810302421.4)，北京世紀地和科技有限公司發(fā)明的一種從粉煤灰或爐渣中 提取冶金級氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?00810115355.X)，天津大學(xué)發(fā)明的從 粉煤灰中提取高純超細氧化鋁的方法(專利申請?zhí)?00710150915.0)。
利用粉煤灰提取氧化鋁的關(guān)鍵步驟是活化粉煤灰，但目前的工藝在粉煤灰 活化過程中，普遍存在煅燒溫度高，煅燒時間長，助劑摻量大等高能耗、高 成本問題，而且由于助劑摻量大，廢渣量也相應(yīng)龐大，二次污染嚴重。因此， 制約了工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低溫活化粉煤灰的方 法及其應(yīng)用；克服了現(xiàn)有技術(shù)煅燒溫度高和煅燒時間長的問題，降低了能耗， 既有環(huán)境效應(yīng)又有經(jīng)濟意義，為實現(xiàn)粉煤灰低能耗提取氧化鋁提供了方、法。
本發(fā)明的構(gòu)思為粉煤灰經(jīng)粉磨處理至粒度小于30微米，依據(jù)粉煤灰中 Ca、 Al含量和反應(yīng)特性，適當增加鈣含量，并在一定含水率條件下處理，采 用低溫煅燒，即可制得合格的粉煤灰制備氧化鋁的燒結(jié)熟料，再采用酸浸取。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種低溫活化粉煤灰的方法，其具體步驟為 (1 )采用粉磨方式控制粉煤灰細度小于30微米；
(2) 鈣鋁比例控制依據(jù)粉煤灰自身的反應(yīng)特性，通過增鈣使粉煤灰混 合樣中Ca與Al的摩爾比0.5:1 0.7:1;
(3) 含水率控制依據(jù)粉煤灰反應(yīng)特性，控制步驟(2)中混合料的質(zhì)量百分比含水率在5% 50%;
(4) 干燥步驟(3)中的物料；
(5) 低溫煅燒在800 950。C下對通過上述步驟(1)、 (2)、 (3)、 (4) 制備的混合料煅燒30 60分鐘后，急冷制得燒結(jié)熟料。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種低溫活化粉煤灰的方法在提取氧化鋁 中的應(yīng)用，具體步驟為
(1 )采用粉磨方式控制粉煤灰細度小于30微米；
(2) 鈣鋁比例控制依據(jù)粉煤灰自身的反應(yīng)特性，通過增鈣使粉煤灰混 合樣中Ca與Al的摩爾比0.5:1 0.7:1;
(3) 含水率控制依據(jù)粉煤灰反應(yīng)特性，控制步驟(2)中混合料的質(zhì) 量百分比含水率在5% 50%;
(4) 干燥步驟(3)中的物料；
(5) 低溫煅燒在800 950。C下對通過上述步驟(1)、 (2)、 (3)、 (4) 制備的混合料煅燒30 60分鐘后，急冷制得燒結(jié)熟料；
(6) 鋁元素浸取通過步驟(5)制得的燒結(jié)熟料經(jīng)稀鹽酸或稀硫酸浸 取，其中，稀鹽酸濃度為0.4 0.7mol/l，稀硫酸濃度為0.2 0.7mol/l;浸取溫 度75 120"C，浸取時間10 60分鐘，得到氯化鋁或硫酸鋁。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是
采用較低溫度800 95(TC和較短時間30 60分鐘對粉煤灰處理，并可利 用廢鹽酸和廢硫酸在較低溫度75 12(TC和較短時間10 60下實現(xiàn)粉煤灰中 氧化鋁的高效浸取，降低了能耗，而且提鋁殘渣少。
具體實施方式
以下提供本發(fā)明一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用的具體實施方式
。 實施例l
將氧化鋁質(zhì)量百分含量31.47%，氧化鈣質(zhì)量百分含量為2.75%的粉煤灰 粉磨至全部通過30微米，按Ca與Al摩爾比0.6增鈣，控制含水率質(zhì)量百分 比20%，混合均勻，然后在80(TC下煅燒60分鐘，急冷，粉碎，用質(zhì)量百分 比濃度為20%的鹽酸，12(TC下浸取10分鐘，氧化鋁提取率為78%。
實施例2
將氧化鋁質(zhì)量百分含量31.47%，氧化鈣質(zhì)量百分含量為2.75%的低鈣粉 煤灰粉磨至全部通過20微米，按Ca與Al摩爾比0.5增鈣，控制含水率質(zhì)量 百分比10%，混合均勻，然后在90(TC下煅燒40分鐘，急冷，粉碎，用質(zhì)量 百分比濃度為25%的硫酸，120。C下浸取20分鐘，氧化鋁提取率為84.70%。
實施例3
將氧化鋁質(zhì)量百分含量31.47%,氧化鈣質(zhì)量百分含量為2.75%的低鈣粉 煤灰粉磨至全部通過20微米，按Ca與Al摩爾比0.7增鈣，控制含水率質(zhì)量 百分比50%，混合均勻，然后在950'C下煅燒30分鐘，急冷，粉碎，用質(zhì)量 百分比濃度為25%的鹽酸，75"C下浸取30分鐘，氧化鋁提取率為87.13%。
實施例4
將氧化鋁質(zhì)量百分含量53.26%，氧化鈣質(zhì)量百分含量為 .41%的低鈣粉 煤灰粉磨至全部通過30微米，按Ca與Al摩爾比0.6增鈣，控制含水率質(zhì)量百分比30%，混合均勻，然后在90(TC下煅燒60分鐘，急冷，粉碎，用質(zhì)量 百分比濃度為20%的鹽酸，12(TC下浸取10分鐘，氧化鋁提取率為92.80%。
實施例5
將氧化鋁質(zhì)量百分含量19.99%，氧化鈣質(zhì)量百分含量為18.75%的粉煤灰 粉磨至全部通過30微米，按Ca與Al摩爾比0.5增鈣基助劑，控制含水率質(zhì) 量百分比5%，混合均勻，然后在800。C下煅燒30分鐘，急冷，粉碎，用質(zhì)量 百分比濃度為20%的鹽酸，100。C下浸取30分鐘，氧化鋁提取率為93.55%。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低溫活化粉煤灰的方法，其特征在于，具體步驟為(1)采用粉磨方式控制粉煤灰細度小于30微米；(2)鈣鋁比例控制依據(jù)粉煤灰自身的反應(yīng)特性，通過增鈣使粉煤灰混合樣中Ca與Al的摩爾比0.5∶1～0.7∶1；(3)含水率控制依據(jù)粉煤灰反應(yīng)特性，控制步驟(2)中混合料的質(zhì)量百分比含水率在5％～50％；(4)干燥步驟(3)中的物料；(5)低溫煅燒在800～950℃下對通過上述步驟(1)、(2)、(3)、(4)制備的混合料煅燒30～60分鐘后，急冷制得燒結(jié)熟料。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種低溫活化粉煤灰的方法在提取氧化鋁中的應(yīng) 用，其特征在于，具體步驟為(1) 采用粉磨方式控制粉煤灰細度小于30微米；(2) 鈣鋁比例控制依據(jù)粉煤灰自身的反應(yīng)特性，通過增鈣使粉煤灰混 合樣中Ca與Al的摩爾比0.5:1 0.7:1;(3) 含水率控制依據(jù)粉煤灰反應(yīng)特性，控制步驟(2)中混合料的質(zhì)量百分比含水率在5% 50%;(4) 干燥步驟(3)中的物料；(5) 低溫煅燒在800 950。C下對通過上述步驟(1)、 (2)、 (3)、 (4) 制備的混合料煅燒30 60分鐘后，急冷制得燒結(jié)熟料；(6) 鋁元素浸取通過步驟(5)制得的燒結(jié)熟料經(jīng)稀鹽酸或稀硫酸浸 取，其中，稀鹽酸濃度為0.4 0.7mol/l，稀硫酸濃度為0.2 0.7mol/l;浸取溫 度75 120。C，浸取時間10 60分鐘，得到氯化鋁或硫酸鋁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫活化粉煤灰的方法及其應(yīng)用，粉煤灰經(jīng)粉磨處理至粒度小于30微米，依據(jù)粉煤灰中Ca、Al含量和粉煤灰反應(yīng)特性，適當增加鈣含量，并在一定含水率條件下處理，可實現(xiàn)較低煅燒溫度下活化粉煤灰，制備出反應(yīng)活性高的適合氧化鋁提取的粉煤灰熟料，再采用酸浸取。本發(fā)明的優(yōu)點配料不受粉煤灰中的Si含量影響，采用較低溫度800～950℃和較短時間30～60分鐘對粉煤灰處理，即可制得氧化鋁酸浸取率超過75％的粉煤灰熟料。
文檔編號C01F7/02GK101607259SQ20091005501
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者喬秀臣, 于建國, 周華梅, 李召波 申請人:華東理工大學(xué)