專(zhuān)利名稱(chēng)：高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4a沸石分子篩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉煤灰資源化利用技術(shù)，尤其涉及一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)鋁土礦資源日益短缺，從包括高鋁粉煤灰在內(nèi)的其它含鋁資源中提取氧化鋁越來(lái)越引起人們的關(guān)注。而且我國(guó)存在大量的高鋁粉煤灰資源，例如由于特殊的地質(zhì)背景，鄂爾多斯盆地晚古生代煤層及夾矸中富含一水軟鋁石和高嶺石等礦物，燃燒后所產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量高達(dá)50%左右，與中等品位鋁土礦中氧化鋁含量相當(dāng)，是一種非常寶貴的氧化鋁生產(chǎn)原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)高鋁粉煤灰的潛在儲(chǔ)量高達(dá)150億噸。綜合開(kāi)發(fā)利用這些高鋁粉煤灰資源中的鋁硅元素，不僅可以保障我國(guó)鋁工業(yè)的戰(zhàn)略安全，還有利于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)和發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于粉煤灰高技術(shù)精細(xì)化利用的研究始于20世紀(jì)50年代，取得了眾多成果。波蘭克拉科夫礦冶學(xué)院格日麥克教授采用石灰石煅燒法，從高鋁粉煤灰(Al2O3 >30%) 中提取氧化鋁并利用其殘?jiān)a(chǎn)硅酸鹽水泥。該工藝缺點(diǎn)是原料消耗高，每生產(chǎn)1噸氧化鋁需5噸石灰石，造成能耗過(guò)高；且產(chǎn)生8噸渣，成渣量過(guò)大；粉煤灰中硅元素都生成了水泥，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)高附加值利用。又如公開(kāi)號(hào)為CN101486470A的中國(guó)專(zhuān)利“利用粉煤灰調(diào)節(jié)硅鋁比-堿熔-痕量水熱法制備沸石分子篩的方法”，是在粉煤灰中加入固體氫氧化鈉，并用硅酸鈉和氧化鋁調(diào)節(jié)混合物的鋁硅比，然后在850°C熔融2小時(shí)，將該熔融物在200°C的反應(yīng)釜內(nèi)與少量的水發(fā)生反應(yīng)，12小時(shí)即可生成沸石分子篩。該方法中，粉煤灰所含的鋁硅元素都得到了高技術(shù)利用，但缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度過(guò)高，時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，且加入了工業(yè)級(jí)的氧化鋁和硅酸鈉，造成生產(chǎn)成本過(guò)高，且制備的沸石分子篩品質(zhì)較差，從而難以大規(guī)模推廣和應(yīng)用。又如公開(kāi)號(hào)為CN101033070A的中國(guó)專(zhuān)利“高嶺土低溫堿熔法合成4A沸石”，是將高嶺土和氫氧化鈉按一定的配比混勻，混勻后加熱1 池，在活化后的產(chǎn)物中加入一定量的活性三氧化二鋁、活性二氧化硅和水，并在80 95°C下水熱晶化0. 5 4h，并將晶化產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、干燥得4A沸石產(chǎn)品。該方法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，合成溫度低，但缺點(diǎn)是以高嶺土和昂貴的活性三氧化二鋁、活性二氧化硅為原料，生產(chǎn)成本高。綜上，現(xiàn)有的高鋁粉煤灰利用技術(shù)還不成熟完善，均不同程度的存在著物料消耗大、廢渣產(chǎn)量高、附加值低、成本高和難以工業(yè)化生產(chǎn)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)物料流量和成渣量少，能耗物耗及生產(chǎn)成本相對(duì)較低，氧化鋁提取率高，可廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域。高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下步驟
1)、預(yù)脫硅，將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液組成的混合溶液加熱后，導(dǎo)入耐壓容器中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，然后進(jìn)行液固分離得到液相的脫硅液和固相的粉煤灰濾餅，所述粉煤灰濾餅中的鋁硅比比脫硅反應(yīng)前高鋁粉煤灰高；所述高鋁粉煤灰中氧化鋁質(zhì)量含量高于 40% ；2)、生料漿制備，向所述粉煤灰濾餅中加入鈣鹽和碳酸鈉溶液得到混合漿液，將所述混合漿液磨細(xì)并調(diào)配成生料漿；所述石灰石和碳酸鈉混合前需經(jīng)磨細(xì)處理，所述鈣鹽為石灰石或生石灰；3)、熟料焙燒，將所述生料漿焙燒成熟料，所述熟料為粗顆粒熟料；4)、熟料溶出，將所述熟料與一段調(diào)整液混合進(jìn)行一段溶出獲得鋁酸鈉粗液和一段溶出粗渣；5)、一、二段深度脫硅，向所述鋁酸鈉粗液中加入鈉硅渣晶種進(jìn)行一段深度脫硅得到一段脫硅精化液，然后將部分所述一段脫硅精化液進(jìn)行二段深度脫硅得到二段脫硅精化液，同時(shí)還得到二段深度脫硅殘?jiān)凰錾疃让摴枋侵笇X酸鈉粗液中的雜質(zhì)硅除去，提高鋁酸鈉粗液純度的過(guò)程，采用兩段脫硅法，一段為加入鈉硅渣做種子并進(jìn)行高溫高壓壓煮； 二段為添加一定比例的石灰乳進(jìn)一步在較低溫度下脫除鋁酸鈉殘存的二氧化硅。當(dāng)其中的硅含量降低到一定值的時(shí)候就可進(jìn)行碳分和種分生產(chǎn)氫氧化鋁；6)、碳分、種分及氫氧化鋁焙燒，將二段脫硅精化液進(jìn)行碳分，用碳分得到的氫氧化鋁作晶種，將其加入步驟幻中未進(jìn)行二段深度脫硅的一段深度脫硅精化液中進(jìn)行種分， 得到氫氧化鋁，將所述氫氧化鋁經(jīng)過(guò)焙燒得到氧化鋁，所述氧化鋁為冶金級(jí)。所述碳分是指向深度脫硅之后的鋁酸鈉粗液中通入二氧化碳使其中的大部分可溶性鋁轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀物的過(guò)程。種分是鋁酸鈉溶液自發(fā)結(jié)晶析出部分氫氧化鋁的過(guò)程，一般首先向鋁酸鈉粗液中加入一定量的氫氧化鋁作為晶種，然后將鋁酸鈉溶液的溫度降到50 55°C，使鋁酸鈉粗液變成過(guò)飽和溶液而以已加入的氫氧化鋁晶種為晶核析出氫氧化鋁。進(jìn)一步地，步驟1)中所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為10 30%，氫氧化鈉與高鋁粉煤灰的質(zhì)量比為0.3 0.6 1，反應(yīng)溫度100 i;35°C，反應(yīng)時(shí)間1.5 汕。進(jìn)一步地，步驟i)中高鋁粉煤灰濾餅、碳酸鈉溶液和石灰石混合得到的混合漿液在管磨機(jī)里面磨制后，再經(jīng)過(guò)調(diào)配的到生料漿，所述生料漿的鈣比為1.95 2. 01，鈉比為 0. 95 1. 05，含水率為39 41 %。進(jìn)一步地，步驟幻中生料漿的焙燒在回轉(zhuǎn)窯中完成，所述焙燒溫度為1150 1300°C，焙燒時(shí)間10 30分鐘。進(jìn)一步地，步驟4)中一段溶出時(shí)所述熟料粒徑< 8mm，一段調(diào)整液與熟料的液固質(zhì)量比為2. 5 4 1，溶出溫度為70 80°C，溶出時(shí)間為15 25min，溶出液為鋁酸鈉粗液。進(jìn)一步地，一段調(diào)整液由殘?jiān)?熟料二段溶出渣)一次洗液、二段溶出液及部分碳分母液與種分母液所調(diào)配，其主要成分包括30 50g/l的Na2Ok, 20 30g/l的Na2Oc^所述Na2Ok(k為苛堿中苛的第一個(gè)拼音字母。有時(shí)候后面不加k，直接用Na2O表示)用來(lái)表征鋁酸鈉或其它堿性溶液中NaOH與NaAW2的含量之和，即在這類(lèi)堿性溶液中分別將NaOH及NaAW2含量均折合成Na2O計(jì)算，然后將二者相加所得的值稱(chēng)為溶液中的苛堿含量，用Na2Ok來(lái)表示。例如某鋁酸鈉溶液中NaOH與NaAW2的含量分別為X g/Ι與Y g/Ι，折合成Na2O分別為31 (X*62/80)與56. 7 (Y*62/164) g/1，該溶液的Na2Ok含量就是 31(X*62/80)+56. 7(Y*62/164)g/l。所述Na2Oe (C為碳酸根CO:的縮寫(xiě))用來(lái)表征鋁酸鈉或其它堿性溶液中Na2CO3的含量，將溶液中Na2CO3的含量折合成Na2O計(jì)算，例如某溶液碳酸鈉的含量為Zg/Ι，用Na2Oe來(lái)表示就是70. 19(Z*62/106)g/l。進(jìn)一步地，步驟幻中第一段深度脫硅條件為鈉硅渣40 90g/L，溫度150 180°C，時(shí)間1 池；二段深度脫硅條件為有效氧化鈣的加入量為6 9g/L，溫度85 95°C，時(shí)間1 2.證。所述有效鈣是指單位體積石灰乳中以氫氧化鈣方式存在(以碳酸鈣形式存在的氧化鈣不計(jì)在內(nèi))的氧化鈣含量，單位為克/升，這些有效鈣均能參與反應(yīng)而脫除鋁酸鈉溶液中的雜質(zhì)硅。只進(jìn)行一段深度脫硅的鋁酸鈉粗液與需即進(jìn)行一段深度脫硅又進(jìn)行二段深度脫硅的鋁酸鈉粗液體積比為1. 5 2. 5 1。進(jìn)一步地，步驟6)中所述鋁酸鈉精化液碳分的溫度為85 90°C，碳分率在85 93 %，種分工藝遵循拜耳法種分過(guò)程。進(jìn)一步地，種分母液、氫氧化鋁洗液、溶出殘?jiān)欢蜗匆杭吧俨糠痔挤帜敢旱热芤哼M(jìn)行調(diào)配，制備調(diào)整液，用作一、二段溶出的溶出液。(溶出殘?jiān)欢蜗匆菏窃诙稳艹鰵堅(jiān)M(jìn)行第一次洗滌時(shí)所獲的洗液，氫氧化鋁洗液是種分生產(chǎn)出氫氧化鋁后對(duì)其進(jìn)行洗滌所獲的洗液。本發(fā)明還提供一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)了提鋁殘?jiān)娜坷?，克服了鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁赤泥無(wú)法利用的缺點(diǎn)。高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，包括將步驟4)中所述一段溶出粗渣細(xì)磨后與二段調(diào)整液混合進(jìn)行二段溶出，二段溶出漿液導(dǎo)入沉降槽中加水稀釋并進(jìn)行沉降分離，底流為二段溶出殘?jiān)?，溢流相二段溶出液用?lái)配制一段溶出時(shí)的調(diào)整液；二段溶出殘?jiān)M(jìn)行三次逆向洗滌后，向其中加入電石渣反應(yīng)進(jìn)行脫堿處理，經(jīng)洗滌和過(guò)濾后用于生產(chǎn)水泥的硅鈣渣成品；二段調(diào)整液與一段溶出粗渣的液固比為1. 5 3 1，溶出溫度為75 85°C，溶出時(shí)間為5 lOmin，溶出漿液經(jīng)過(guò)稀釋1 3倍后進(jìn)行液固分離，固體即為二段溶出殘?jiān)?所述二段溶出殘?jiān)骄浇橛?0 70 μ m,最大粒徑不超過(guò)200微米。二段調(diào)整液為殘?jiān)蜗匆?，其主要成分包?0 15g/l的Na2Ok, 2 5g/l的Na2Oc^進(jìn)一步地，所述二段溶出漿液的液固比為4 7，二段溶出殘?jiān)苫c電石渣干基的質(zhì)量比為15 8 1，二段溶出殘?jiān)c電石渣反應(yīng)的溫度為80 95°C，脫堿反應(yīng)時(shí)間為 40 70min，洗滌清水溫度為80 95°C，洗液與二段溶出殘?jiān)馁|(zhì)量比為1 2 1，洗滌 1 2遍。本發(fā)明還提供一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)晶性能良好，純度高，吸附性能強(qiáng)。高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，步驟包括將步驟1)中所述脫硅液與步驟4)中獲得的鋁酸鈉粗液經(jīng)除雜后，置于沸石反應(yīng)槽進(jìn)行水熱合成反應(yīng)；將水熱合成反應(yīng)后的漿液轉(zhuǎn)移至晶化槽，進(jìn)行晶化；將所述漿液液固分離，并用熱水洗滌，烘干，經(jīng)液固分離、滌后的固相產(chǎn)物入爐烘干，得到4A沸石分子篩。過(guò)濾洗滌步驟中所述濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后返回步驟1)預(yù)脫硅工序使用。所述除雜采用葉濾機(jī)完成。采用本發(fā)明所用的工藝，只要調(diào)整反應(yīng)漿液中的Al/Si比、凈化溫度以及晶種的添加類(lèi)型，同樣能生產(chǎn)P型、13-X
6型及Y型等其它類(lèi)型的鈉硅鋁質(zhì)分子篩。進(jìn)一步地，所述水熱合成反應(yīng)中SW2與Al2O3的質(zhì)量比為1. 8 2. 2，反應(yīng)條件為 50 70°C下攪拌0. 5 2小時(shí)，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)一步地，所述晶化時(shí)間為4 8h、晶化溫度為80 120°C。進(jìn)一步地，所述液固分離步驟為將晶化后的漿液送入水平帶式真空過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾分離，并用1倍于漿液的80 120°C熱水洗滌3次，濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后至NaOH濃度為7 15%并定量補(bǔ)充片堿后返回預(yù)脫硅工序循環(huán)使用。所述烘干溫度為80 120°C。本發(fā)明一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法根據(jù)高鋁粉煤灰的物相組成特點(diǎn)，首先采用氫氧化鈉從高鋁粉煤灰中溶出約40%的活性二氧化硅，然后采用堿石灰燒結(jié)法從鋁硅比得到提高的脫硅粉煤灰中提取鋁酸鈉溶液，部分鋁酸鈉粗液用來(lái)生產(chǎn)氧化鋁，其余鋁酸鈉粗液用來(lái)和脫硅液合成4A沸石分子篩，熟料溶出殘?jiān)搲A后還可用于生產(chǎn)水泥。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)主要具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)(1)采用預(yù)脫硅技術(shù)，脫除高鋁粉煤灰中40%左右的硅元素，將粉煤灰的鋁硅比提高1倍以上，節(jié)約了后續(xù)配料石灰石用量，減少了物料流量和成渣量，大大降低了氧化鋁生產(chǎn)的能耗和成本；(2)生產(chǎn)氧化鋁時(shí)熟料溶出殘?jiān)搲A后還可用于聯(lián)產(chǎn)水泥，減小廢渣排放的同時(shí)又增加了經(jīng)濟(jì)效益；(3)將脫除的硅元素(硅酸鈉溶液)與部分鋁元素(鋁酸鈉溶液)常溫下水熱合成反應(yīng)生成4A沸石分子篩產(chǎn)品，鋁源和硅源均來(lái)自高鋁粉煤灰，且合成溫度極低，生產(chǎn)成本低；(4)本發(fā)明只要通過(guò)調(diào)整反應(yīng)漿液中的Al/Si比、凈化溫度以及晶種的添加類(lèi)型， 同樣能生產(chǎn)P型、13-X型及Y型等其它類(lèi)型的鈉硅鋁質(zhì)分子篩。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1為實(shí)施例1高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法流程圖；圖2為實(shí)施例1制備的4A沸石分子篩掃描電鏡圖片；圖3為實(shí)施例4制備的4A沸石分子篩掃描電鏡圖片。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下步驟1)、預(yù)脫硅，將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液組成的混合溶液加熱后，導(dǎo)入耐壓容器中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，然后進(jìn)行液固分離得到液相的脫硅液和固相的粉煤灰濾餅；
2)、生料漿制備，向粉煤灰濾餅中加入石灰石和碳酸鈉溶液得到混合漿液，將混合漿液磨細(xì)并調(diào)配成生料漿；3)、熟料焙燒，將生料漿焙燒成熟料；4)、熟料溶出，將熟料與一段調(diào)整液混合進(jìn)行一段溶出獲得鋁酸鈉粗液和一段溶出粗渣；5)、一、二段深度脫硅，向鋁酸鈉粗液中加入鈉硅渣晶種進(jìn)行一段深度脫硅得到一段脫硅精化液，然后將部分一段脫硅精化液進(jìn)行二段深度脫硅得到二段脫硅精化液；6)、碳分、種分及氫氧化鋁焙燒，將二段脫硅精化液進(jìn)行碳分，用碳分得到的氫氧化鋁作晶種，將其加入步驟幻中未進(jìn)行二段深度脫硅的一段深度脫硅精化液中進(jìn)行種分， 得到氫氧化鋁，將氫氧化鋁經(jīng)過(guò)焙燒得到氧化鋁。此外，高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁時(shí)還可以聯(lián)產(chǎn)水泥，步驟包括將高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法中步驟4) 一段溶出粗渣細(xì)磨后與二段調(diào)整液混合進(jìn)行二段溶出，二段溶出漿液導(dǎo)入沉降槽中加水稀釋并進(jìn)行沉降分離，底流為二段溶出殘?jiān)?，溢流相二段溶出液用?lái)配制一段溶出時(shí)的調(diào)整液；二段溶出殘?jiān)M(jìn)行三次逆向洗滌后，向其中加入電石渣反應(yīng)進(jìn)行脫堿處理，經(jīng)洗滌和過(guò)濾后用于生產(chǎn)水泥。此外，高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁時(shí)還可以聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩，步驟包括將高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法中步驟1)脫硅液與步驟4)獲得的鋁酸鈉粗液經(jīng)除雜后，置于沸石反應(yīng)槽進(jìn)行水熱合成反應(yīng)；將水熱合成反應(yīng)后的漿液轉(zhuǎn)移至晶化槽，進(jìn)行晶化；將漿液液固分離，并用熱水洗滌，烘干，經(jīng)液固分離、滌后的固相產(chǎn)物入爐烘干，得到4A沸石分子篩。由以上方法生產(chǎn)的氧化鋁、水泥、及4A沸石分子篩的具體制備工藝在以下具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1圖1為實(shí)施例1高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法流程圖；圖2為實(shí)施例1制備的4A沸石分子篩掃描電鏡圖片。本實(shí)施例高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，包括如下步驟1)、預(yù)脫硅，將高鋁粉煤灰與質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為0.5 1 混合，混合后通入套管加熱器加熱到120°C導(dǎo)入耐壓容器中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為 2. 0h，然后經(jīng)過(guò)自蒸發(fā)器降壓后過(guò)濾得到液相的脫硅液(用葉濾機(jī)過(guò)濾后用來(lái)制備4A沸石分子篩)和固相的粉煤灰濾餅(用來(lái)提取氧化鋁)，預(yù)脫硅前的粉煤灰的鋁硅比為1. 18，預(yù)脫硅后升高到2. 21，脫硅液中SiO2濃度為56g/l ；2)、生料漿制備，向粉煤灰濾餅中加入磨細(xì)的石灰石和碳酸鈉溶液得到混合漿液， 調(diào)節(jié)鈣比為1. 98，鈉比為0. 99，將混合漿液磨細(xì)并調(diào)配成生料漿，生料漿含水率為39% ；3)、熟料焙燒，將生料漿噴入1270°C的回轉(zhuǎn)窯中停留23min焙燒成粗顆粒熟料；4)、熟料溶出，熟料采用兩段溶出，將熟料與N20k、N2Oc, Al2O3濃度分別為38g/L、 Mg/L、39g/L的一段調(diào)整液按照液固比3 1混合，在筒形溶出器中逆向流動(dòng)進(jìn)行一段溶出，溶出時(shí)間為18min，溶出溫度為72°C，溶出液為鋁酸鈉粗液。將一段溶出后的熟料與 N2Ok, N2Oc, Al2O3濃度分別為13g/L、3g/L、14g/L的二段溶出調(diào)整液在棒磨機(jī)中邊磨碎邊反應(yīng)，溶出時(shí)間8min，溶出溫度為80°C，溶出漿液經(jīng)過(guò)稀釋1 3倍后進(jìn)行液固分離，固體即為二段溶出殘?jiān)?。其中一段溶出液中Al2O3為137. 6g/l，SiO2* 5. lg/1，苛性比(鋁酸鈉溶液中Na2Ok與Al2O3的摩爾比值)為1.25，一段Al2O3凈溶出率為70.3% ；二段溶出液中 Al2O3 濃度為 53. 2g/l,Si02^ 1.6g/l，苛性比為 1. 32，二段 Al2O3 凈溶出率為 24.6% ；將二段溶出殘?jiān)?二段溶出殘?jiān)骄浇橛?0 70 μ m,最大粒徑不超過(guò)200 微米)進(jìn)行三次逆向洗滌后，向其中加入電石渣反應(yīng)進(jìn)行脫堿處理，經(jīng)洗滌和過(guò)濾后得到硅鈣渣，可用于生產(chǎn)水泥；其中二段溶出漿液的液固比為6 1，二段溶出殘?jiān)苫c電石渣干基的質(zhì)量比為11 1，二段溶出殘?jiān)c電石渣反應(yīng)的溫度為85°C，脫堿反應(yīng)時(shí)間為 45min，洗滌清水溫度為85°C，洗液與二段溶出殘?jiān)馁|(zhì)量比為1.3 1，洗滌2遍；幻將溶出獲得的鋁酸鈉粗液打入葉濾機(jī)過(guò)濾后，然后按照按摩爾比SW2 Al2O3 等于2的比例加入到步驟1)所制備的脫硅液中，在60 65°C下攪拌反應(yīng)1小時(shí)，攪拌速率為200轉(zhuǎn)/分鐘。反應(yīng)完畢后將其用渣漿泵打入晶化槽進(jìn)行晶化，晶化時(shí)間8小時(shí)，晶化溫度 93°C ；6)將晶化后得到的4A沸石漿液打入水平真空帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾及洗滌，采用逆向洗滌法洗滌三遍，洗液量與固體等量。母液及一道洗液作為循環(huán)液，蒸發(fā)濃縮到NaOH 濃度為8%時(shí)，補(bǔ)充固體片堿到15%后繼續(xù)返回步驟1)進(jìn)行預(yù)脫硅處理；7)將步驟6)中洗滌干凈的濾餅在100°C下烘干至附著水含量小于即為成品 4A沸石分子篩，通過(guò)定量X-衍射分析晶體含量，檢測(cè)本實(shí)施例生產(chǎn)的4A沸石分子篩中晶體含量>95%，結(jié)晶度好，其掃描電鏡圖片見(jiàn)圖2。掃描環(huán)境SEM HV(電子束的加速電壓) 為20. OOkV, SEM MAG(電鏡的放大倍率)為5. OOkx ；8)、一、二段深度脫硅，向鋁酸鈉粗液中加入鈉硅渣晶種進(jìn)行一段深度脫硅得到一段脫硅精化液，一段脫硅時(shí)，每升鋁酸鈉粗液添加55g鈉硅渣，深度脫硅溫度165°C，反應(yīng)時(shí)間1.證。然后將部分一段深度脫硅精化液進(jìn)行二段深度脫硅，每升一段深度脫硅精化液加石灰乳8g，脫硅溫度為92°C，反應(yīng)時(shí)間1. 5h。一段脫硅精液125. 8g/l的Al2O3硅量指數(shù)為 353，二段精液117. 3g/l的Al2O3，硅量指數(shù)715。得到二段脫硅精化液和二段深度脫硅殘?jiān)?)、碳分、種分及氫氧化鋁焙燒，將二段脫硅精化液送至碳分槽中進(jìn)行串聯(lián)式連續(xù)碳分，碳分溫度為88°C，碳分分解率為87%。用碳分得到的氫氧化鋁作晶種加入種分槽中， 按每升種分液350克的比例進(jìn)行添加，然后將種分漿液的溫度降低到57°C左右，開(kāi)始進(jìn)行種分，當(dāng)種分分解率達(dá)到56%時(shí)停止種分，將種分料漿打到平盤(pán)過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾洗滌，之后將濾餅(氫氧化鋁)輸送到焙燒爐中在1250°C進(jìn)行焙燒便獲得質(zhì)量符合冶金二級(jí)以上技術(shù)要求的氧化鋁產(chǎn)品。其具體化學(xué)物理性能見(jiàn)表1。表1實(shí)施例1制備的氧化鋁主要性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，包括如下步驟1)、預(yù)脫硅，將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉溶液組成的混合溶液加熱后，導(dǎo)入耐壓容器中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，然后進(jìn)行液固分離得到液相的脫硅液和固相的粉煤灰濾餅；2)、生料漿制備，向所述粉煤灰濾餅中加入鈣鹽和碳酸鈉溶液得到混合漿液，將所述混合漿液磨細(xì)并調(diào)配成生料漿，所述鈣鹽為石灰石或生石灰；3)、熟料焙燒，將所述生料漿焙燒成熟料；4)、熟料溶出，將所述熟料與一段調(diào)整液混合進(jìn)行一段溶出獲得鋁酸鈉粗液和一段溶出粗渣；5)、一、二段深度脫硅，向所述鋁酸鈉粗液中加入鈉硅渣晶種進(jìn)行一段深度脫硅得到一段脫硅精化液，然后將部分所述一段脫硅精化液進(jìn)行二段深度脫硅得到二段脫硅精化液；6)、碳分、種分及氫氧化鋁焙燒，將所述二段脫硅精化液進(jìn)行碳分，用碳分得到的氫氧化鋁作晶種，將其加入步驟幻中未進(jìn)行二段深度脫硅的一段深度脫硅精化液中進(jìn)行種分， 得到氫氧化鋁，將所述氫氧化鋁經(jīng)過(guò)焙燒得到氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟1)中所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為10 30%，氫氧化鈉與高鋁粉煤灰的質(zhì)量比為0.3 0.6 1， 反應(yīng)溫度100 i:35°C，反應(yīng)時(shí)間1. 5 汕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟幻中所述生料漿的鈣比為1. 95 2. 01，鈉比為0. 95 1. 05，含水率為39 41%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟幻中生料漿的焙燒在回轉(zhuǎn)窯中完成，所述焙燒溫度為1150 1300°C，焙燒時(shí)間10 30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟4)中一段調(diào)整液與熟料的液固質(zhì)量比為2.5 4 1，溶出溫度為70 80°C，溶出時(shí)間為15 25min ；—段調(diào)整液包括30 50g/l 的 Na2Ok, 20 30g/l 的 Na20c。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟幻中一段深度脫硅條件為鈉硅渣40 90g/L，溫度150 180°C，時(shí)間1 3h ；二段深度脫硅條件為有效氧化鈣的加入量為6 9g/L，溫度85 95°C，時(shí)間1 2.釙；只進(jìn)行一段深度脫硅的鋁酸鈉粗液與即進(jìn)行一段深度脫硅又進(jìn)行二段深度脫硅的鋁酸鈉粗液體積比為1. 5 2 · 5 · 1 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟6)中所述精化液進(jìn)行碳分的溫度為85 90°C，碳分率在85 93%。
8.一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于，包括如下步驟將權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法中步驟4)所述一段溶出粗渣細(xì)磨后與二段調(diào)整液混合進(jìn)行二段溶出，二段溶出漿液導(dǎo)入沉降槽中加水稀釋并進(jìn)行沉降分離， 底流為二段溶出殘?jiān)?；二段溶出殘?jiān)M(jìn)行三次逆向洗滌后，向其中加入電石渣反應(yīng)進(jìn)行脫堿處理，經(jīng)洗滌和過(guò)濾后用于生產(chǎn)水泥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于，所述二段溶出漿液的液固比為4 7，二段溶出殘?jiān)苫c電石渣干基的質(zhì)量比為15 8 1， 二段溶出殘?jiān)c電石渣反應(yīng)的溫度為80 95°C，脫堿反應(yīng)時(shí)間為40 70min，洗滌清水溫度為80 95°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥的方法，其特征在于，所述二段調(diào)整液與一段溶出粗渣的液固比為1.5 3 1，溶出溫度為75 85°C，溶出時(shí)間為 5 lOmin，溶出漿液經(jīng)過(guò)稀釋1 3倍后進(jìn)行液固分離，固體即為二段溶出殘?jiān)?，所述二段溶出殘?jiān)骄浇橛?0 70 μ m，所述二段調(diào)整液包括10 15g/l的Na2Ok, 2 5g/l 的 Nei2Oc。
11.一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，其特征在于，將權(quán)利要求 1 7中任意一項(xiàng)高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的方法中步驟1)所述脫硅液與步驟4)獲得的鋁酸鈉粗液除雜后，進(jìn)行水熱合成反應(yīng)；所述水熱合成反應(yīng)后的漿液進(jìn)行晶化；所述漿液液固分離，固相產(chǎn)物入爐烘干得到4A沸石分子篩。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，其特征在于，所述水熱合成反應(yīng)中SW2與Al2O3的質(zhì)量比為1. 8 2. 2，反應(yīng)條件為50 70°C下攪拌0.5 2小時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，其特征在于，所述晶化時(shí)間為4 8h、晶化溫度為80 120°C。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法，其特征在于，所述液固分離步驟為將晶化后的漿液送入水平帶式真空過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾分離，并用1倍于漿液的80 120°C熱水洗滌。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥及聯(lián)產(chǎn)4A沸石分子篩的方法。高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁步驟包括預(yù)脫硅、生料漿制備、熟料焙燒、熟料溶出、一、二段深度脫硅、和碳分、種分及氫氧化鋁焙燒后得到氧化鋁。預(yù)脫硅步驟中產(chǎn)生的部分鋁酸鈉粗液可用來(lái)和脫硅液合成4A沸石分子篩，熟料溶出的殘?jiān)搲A后還可用于生產(chǎn)水泥。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、原材料利用率高，適于工業(yè)化推廣。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102225778SQ20111008951
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者孫俊民, 孫振斌, 張先奇, 張國(guó)希, 張戰(zhàn)軍, 張曉云, 徐鵬, 王家發(fā), 陳剛 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古大唐國(guó)際再生資源開(kāi)發(fā)有限公司