專利名稱：粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉煤灰處理工藝，具體涉及一種粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是煤燃燒后煙氣中收集下來的細(xì)灰，主要組成為Si02、A1203、FeO, Fe2O3^Ca0、Ti02等。全世界每年都排放巨量的粉煤灰，2010年國(guó)內(nèi)排放超過3億噸。其堆積占地和流失形成的空氣、水質(zhì)污染，土地沙化、堿化等環(huán)境污染問題是困擾世界的難題，各國(guó)都在積極尋找粉煤灰的再利用途徑。從粉煤灰中提取氧化鋁的技術(shù)研究始于20世界80年代。要從粉煤灰中以較高的提取率得到氧化鋁，需要設(shè)法破壞SiO2-Al2O3鍵，提高Al2O3的活性。國(guó)內(nèi)外粉煤灰提取氧化鋁的工藝一般分為堿溶法、燒結(jié)法、酸浸法、酸堿聯(lián)合法等，其中堿溶法屬于堿性工藝，其生產(chǎn)過程產(chǎn)生的渣量巨大，勢(shì)必造成新的堆積及環(huán)境污染問題，不符合國(guó)家綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，正逐漸被淘汰。目前，眾多能源企業(yè)都在進(jìn)行粉煤灰提取氧化鋁工藝的項(xiàng)目開發(fā)。而在提取氧化鋁的工藝過程中若使用鹽酸溶出，參與反應(yīng)，則設(shè)備腐蝕問題嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，投資成本高。而工藝過程采用硫酸進(jìn)行溶出時(shí)(溶出反應(yīng)時(shí))，雖然設(shè)備腐蝕問題予以解決，投資成本低于前者，但制得的硫酸鋁鹽晶體中帶有的結(jié)晶水比氯化鋁晶體高，氧化鋁含量比氯化鋁晶體低，硫酸鋁晶體用于焙燒分解的熱耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯化鋁晶體，故生產(chǎn)成本較高。因此，綜合優(yōu)化方案尋找一種工藝簡(jiǎn)單、成本更低的方法是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效降低焙燒能耗、提高氧化鋁提取率的粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，其特征在于由以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的中間產(chǎn)物硫酸鋁溶液或硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 36%鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1 :1 5 ；
步驟二 在30 85°C的溫度條件下，邊攪拌邊向上述混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，硫酸鋁溶液或硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體為提取過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。步驟三中，洗滌六水氯化鋁晶體時(shí)得到的氯化鋁洗液可用于步驟一中的稀釋。
步驟四中，焙燒六水氯化鋁產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的方法克服現(xiàn)有技術(shù)中采用鹽酸帶來的設(shè)備腐蝕，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，投資成本高的問題；解決了工藝中采用硫酸獲得硫酸鋁鹽然后焙燒過程中，結(jié)晶水量大，氧化鋁含量不高，分解能耗較高的問題；本發(fā)明結(jié)合了硫酸和鹽酸在粉煤灰提取氧化鋁工藝中的優(yōu)點(diǎn)，將硫酸鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榱然X，而氯化鋁分解脫出的HCl氣體無需任何轉(zhuǎn)化就可循環(huán)使用，有效降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為直接在硫酸鋁晶體中加入鹽酸溶液的工藝流程圖。圖2為在硫酸鋁溶液中加入鹽酸溶液的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。在粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中，常在粉煤灰中加酸進(jìn)行溶出，并與二氧化硅分離，從而轉(zhuǎn)化為鋁鹽溶液，之后結(jié)晶成鋁鹽晶體，并焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品。實(shí)際操作中一般使用的是硫酸和鹽酸，采用鹽酸溶出時(shí)，由于全套生產(chǎn)過程使用鹽酸，有的工藝中還有溫度要求，因此，設(shè)備腐蝕問題嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，投資成本高；采用硫酸進(jìn)行溶出反應(yīng)時(shí)，雖然設(shè)備腐蝕問題予以解決，投資成本低于前者，但制得的硫酸鋁鹽晶體中帶有的結(jié)晶水比氯化鋁晶體高，氧化鋁含量比氯化鋁晶體低，用于焙燒分解的熱耗高于氯化鋁晶體，故生產(chǎn)成本較高。因此，本方法結(jié)合了兩種酸各自的優(yōu)勢(shì)，在粉煤灰提取氧化鋁過程中采用“雙酸”方案，即在溶出過程中使用硫酸，而在后續(xù)工藝中用HCl氣體(鹽酸)將硫酸鋁鹽轉(zhuǎn)化為六水氯化鋁，這樣就避免了前期溶出過程中對(duì)設(shè)備腐蝕的較高要求，也避免了后續(xù)焙燒過程中分解硫酸鋁鹽的高能耗和低產(chǎn)出率問題。本發(fā)明所述的粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的硫酸鋁溶液或硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入六水氯化鋁的洗液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 36%鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1 :1 5。步驟二 在30 85°C的溫度條件下，邊攪拌邊向步驟一得到的混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
其反應(yīng)方程式如下
Al2 (SO4) 3 · 18H20 +6HC1=2 (AlCl3 · 6H20) +3H2S04+6H20
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，提取的中間產(chǎn)物為硫酸鋁溶液或硫酸鋁晶體。步驟三中，洗滌六水氯化鋁晶體時(shí)得到的氯化鋁洗液可用于步驟一中的稀釋。
步驟四中，焙燒產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析
出ο六水氯化鋁中結(jié)晶水含量比硫酸鋁鹽晶體(如十八水硫酸鋁)低，且六水氯化鋁中氧化鋁質(zhì)量百分含量比硫酸鋁鹽晶體(如十八水硫酸鋁)高，而兩者焙燒制氧化鋁的溫度均在1100°C左右，因此，焙燒六水氯化鋁制氧化鋁的能耗將大大低于焙燒硫酸鋁鹽，且氯化鋁分解脫出的HCl氣體無需任何轉(zhuǎn)化就可循環(huán)使用。有效降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。其反應(yīng)方程式如下
2 (AlCl3 · 6H20)=AL203+6HC1+9H20實(shí)施例一
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的硫酸鋁溶液，加入六水氯化鋁的洗液稀釋。步驟二 在30°C的溫度條件下，邊攪拌邊向步驟一得到的混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
其反應(yīng)方程式如下
Al2 (SO4) 3 · 18H20 +6HC1=2 (AlCl3 · 6H20) +3H2S04+6H20
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，提取的中間產(chǎn)物為硫酸鋁溶液或硫酸鋁晶體。步驟三中，洗滌六水氯化鋁晶體時(shí)得到的氯化鋁洗液用于步驟一中的稀釋。步驟四中，焙燒產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析
出ο實(shí)施例二
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1 :5。步驟二 在30°C的溫度條件下，邊攪拌邊向步驟一得到的混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
其反應(yīng)方程式如下
Al2 (SO4) 3 · 18H20 +6HC1=2 (AlCl3 · 6H20) +3H2S04+6H20
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，提取的中間產(chǎn)物為硫酸鋁溶液或硫酸鋁晶體。步驟四中，焙燒產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析
出ο實(shí)施例三
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%的鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1 :3。步驟二 在55°C的溫度條件下，邊攪拌邊向步驟一得到的混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
5其反應(yīng)方程式如下
Al2 (SO4) 3 · 18H20 +6HC1=2 (AlCl3 · 6H20) +3H2S04+6H20
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，提取的中間產(chǎn)物為硫酸鋁溶液或硫酸鋁晶體。步驟四中，焙燒產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析
出ο實(shí)施例四
步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%的鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1:1。步驟二 在85°C的溫度條件下，邊攪拌邊向步驟一得到的混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；
其反應(yīng)方程式如下
Al2 (SO4) 3 · 18H20 +6HC1=2 (AlCl3 · 6H20) +3H2S04+6H20
步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；
步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，提取的中間產(chǎn)物為硫酸鋁溶液或硫酸鋁晶體。步驟四中，焙燒產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析
出ο
權(quán)利要求
1.粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，其特征在于由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一將粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的中間產(chǎn)物硫酸鋁溶液或硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 36%鹽酸溶液稀釋，硫酸鋁與鹽酸質(zhì)量百分比為1 :1 5 ；步驟二 在30 85°C的溫度條件下，邊攪拌邊向上述混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁晶體；步驟三過濾并洗滌六水氯化鋁晶體；步驟四焙燒六水氯化鋁晶體，得到氧化鋁、HCl氣體和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，其特征在于步驟一中，粉煤灰提取氧化鋁的工藝過程中采用的酸為硫酸，硫酸鋁溶液或硫酸鋁溶液濃縮結(jié)晶后的硫酸鋁晶體為提取過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，其特征在于步驟三中，洗滌六水氯化鋁晶體時(shí)得到的氯化鋁洗液可用于步驟一中的稀釋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法，其特征在于步驟四中，焙燒六水氯化鋁產(chǎn)物中的HCl氣體可回用到步驟二中用于六水氯化鋁晶體的析出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉煤灰提取氧化鋁工藝過程中硫酸鋁的后續(xù)處理方法。從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝中，用鹽酸溶出，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；用硫酸溶出，制得的鋁鹽晶體中結(jié)晶水含量高，焙燒分解的熱耗較高。本發(fā)明在工藝過程中的硫酸鋁溶液中或結(jié)晶后的硫酸鋁晶體中，加入后續(xù)氯化鋁洗液或鹽酸溶液稀釋，在30～85℃的條件下，向混合溶液中通入HCl氣體使之飽和，析出六水氯化鋁結(jié)晶；焙燒得到氧化鋁。本發(fā)明克服了粉煤灰提取氧化鋁工藝中采用鹽酸溶出帶來的設(shè)備腐蝕問題，采用硫酸溶出然后焙燒硫酸鋁鹽晶體能耗過高問題；生產(chǎn)過程中帶入的HCl氣體可從焙燒六水氯化鋁的煙氣中獲得，無需任何轉(zhuǎn)換即可循環(huán)使用，有效降低成本。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102557091SQ201110452728
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者曾偉, 楊超, 梁興國(guó), 郭坤, 郭新鋒, 高璇 申請(qǐng)人:西安航天科技工業(yè)公司