專利名稱：一種以粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備結晶氯化鋁的方法，尤其是一種以粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法。
背景技術：
粉煤灰是燃煤電廠排出的廢棄物，我國是以煤炭為主要能源的國家，每年從電廠 排放的粉煤灰高達上億噸，粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴重污染環境，如何處理 和利用粉煤灰成為一個十分重要的問題。另一方面，粉煤灰中含有多種可以利用的組分，研 究表明，循環流化床粉煤灰中通常含有30-50%的鋁(以氧化鋁計)，在資源日益匱乏的今 天，從粉煤灰中提取鋁，制備結晶氯化鋁是使粉煤灰變廢為寶、綜合利用的有效途徑，具有 很好的社會效益和經濟效益。目前，低鐵結晶氯化鋁的制備方法通常是以經過除鐵后的氫氧化鋁或氧化鋁為原 料，與鹽酸反應制得，其原料來源單一，生產成本高。而以粉煤灰為原料直接制備的結晶氯 化鋁通常含有鐵等雜質，很難用一般方法去除。CN200710055504. 3公開了一種以循環流化床粉煤灰為原料制備結晶氯化鋁的方 法，該方法采用直接酸溶的工藝從循環流化床粉煤灰中制得氯化鋁溶液，在沉降槽中使渣 液分離得到上清液，上清液濃縮結晶后，再經過噴霧干燥進一步制得固體結晶氯化鋁產品。 由于粉煤灰中的鐵極易溶解于酸，而在該方法中，沒有必要的除鐵的措施，因此會導致產物 結晶氯化鋁中的含鐵量高，而鐵的存在會對結晶氯化鋁產品的物理和化學性質產生不利影 響。目前尚沒有用粉煤灰直接生產低鐵結晶氯化鋁的方法，因此，有必要設計一種以 粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法，以便克服上述缺陷。
發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術的不足提供一種以粉煤灰為原料制備低鐵 結晶氯化鋁的方法。本發明所提供的以粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法，包括以下步驟(1)將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20_40wt%的漿料，經濕法磁 選除鐵和固液分離后得到濾餅；(2)將步驟(1)所得濾餅中加入鹽酸進行酸溶，再經固液分離與洗滌后得到酸浸 液；(3)對步驟(2)所得酸浸液進行減壓濃縮，濃縮后的液體經冷卻析晶，得到結晶氯 化鋁漿液；(4)對步驟(3)所得結晶氯化鋁漿液進行固液分離，用淋洗液淋洗，再經固液分離 和干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產品。下面進一步詳細說明本發明所提供的方法，但本發明并不因此而受到任何限制。
步驟⑴將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20_40wt%，優選 30-35wt%的漿料，通過磁選機進行磁選至粉煤灰中的氧化鐵含量(以三氧化二鐵計)降低 至1. 以下，經固液分離得到固含量為25-50wt%，優選30-45襯％的濾餅。所述磁選機可以選用各種常用的適于粉質物料除鐵的磁選設備。優選地，所述磁選機為中國發明申請201010112520. 3號中公開的用于粉煤灰除鐵的立環磁選機，該磁選 機包括轉環、感應介質、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置，感應介質 安裝在轉環中，勵磁線圈設置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產生 垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設置在轉環下方的環內、環外兩側，其中， 所述感應介質為多層鋼板網，每層鋼板網由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述 上鐵軛與進料口連接，所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉環上方。所述立環磁選機的磁選條件為場強1. 0-2. 0萬GS，優選1. 5-1. 75萬GS、電流 30-40A。所述磁選過程可重復2-4次，優選2-3次。步驟⑵將步驟(1)所得濾餅中加入濃度為20_37wt%，優選20_30wt%的鹽酸 進行酸溶，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1-9 1，優選4.5 1-6 1、溶 出溫度為100-200°C，優選130-150°C、溶出壓力為0. 1-2. 5MPa，優選0. 3-1. OMPa、溶出時間 為0. 5-4. 0h，優選1. 5-2. 5h，再經固液分離與洗滌，得到酸浸液。所述酸浸液PH值優選為1-3。所述固液分離可采用任何常用的固液分離方法，例如，使用沉降，減壓過濾，加壓 過濾均可。所述洗滌采用常規洗滌方法，用水對酸溶渣進行洗滌。所述洗滌過程可重復2或 2次以上，例如2-4次，至酸溶渣接近中性為止，例如，酸溶渣的PH值為5-6左右。步驟(3)對步驟(2)所得酸浸液進行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 03-0. 07MPa,優 選-0. 04-0. 06MPa、濃縮溫度為50-110°C，優選70-80°C，濃縮后的液體經冷卻析出結晶氯 化鋁，得到結晶氯化鋁漿液。所述步驟(3)在冷卻時，控制析出的晶體重量占氯化鋁液體原重量的40%至65% 之間，使得大部分氯化鋁結晶析出，而少量氯化鐵等雜質由于濃度較低，仍留在溶液當中。步驟(4)對步驟(3)所得結晶氯化鋁漿液進行固液分離，除去大部分水份后，用 淋洗液進行淋洗除去結晶氯化鋁表面粘附的氯化鐵等雜質，再次進行固液分離，經干燥后 得到低鐵結晶氯化鋁產品。固液分離后的剩余母液返回步驟(3)重新濃縮結晶。所述步驟(4)中淋洗液的配制方法為將低鐵結晶氯化鋁在室溫下溶解于水中， 配制成飽和氯化鋁溶液。所述低鐵結晶氯化鋁優選為通過本發明方法制備得到的低鐵結晶 氯化鋁。所述步驟(4)在淋洗時，淋洗液的用量為50-300毫升每公斤結晶氯化鋁，優選 100-200毫升每公斤結晶氯化鋁。所述固液分離及干燥可采用常規操作方法，使用離心分離或真空帶式過濾，干燥 溫度優選為70-100°C。與現有技術相比較，本發明所具有的有益效果是1、采用循環流化床粉煤灰為原料制備結晶氯化鋁，原料來源廣泛，成本低。從粉煤灰這種工業廢棄物中提取具有高附加值的結晶氯化鋁產品，具有很好的經濟效益和社會效果.2、采用中溫(100-20(TC )酸溶的方法從粉煤灰中提取鋁，對鋁的提取率高，達到 80%以上，原料利用率高，產生的殘渣量小。3、采用磁選、結晶、淋洗相結合的方法實現鐵的去除，此方法操作步驟簡單，生產 過程易于控制，除鐵效果好。4、本發明所得到的結晶氯化鋁產品，其鐵(Fe)含量不高于0. 025wt%。
具體實施例方式下面通過實施例進一步詳細說明本發明所提供的方法，但本發明并不因此而受到 任何限制。原料采用某熱電廠產出的循環流化床粉煤灰，其化學成分如表1所示。表1循環流化床粉煤灰化學成分(wt % ) 實施例1(1)取流化床粉煤灰粉碎至200目，加水制成固含量為33wt%的漿料，使用中國 發明申請201010112520. 3號中公開的用于粉煤灰除鐵的立環磁選機在1. 2萬GS下磁選3 遍，粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 8wt%，用板筐壓濾機(河南豫洲壓濾機廠，型號BAS 320)壓濾后得到固含量為37. 5wt%的濾餅；(2)將濾餅放入耐酸反應釜，加入濃度為28wt%的工業鹽酸進行酸溶反應，鹽酸 中HC 1和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4. 5 1，溶出溫度150°C，溶出壓力l.OMPa，溶出時 間2h，反應產物經上述板筐壓濾機壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 5的酸浸液；(3)將酸浸液進行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 05MPa,濃縮溫度90°C，經濃縮后的液 體在室溫下自然冷卻析出結晶氯化鋁，得到氯化鋁漿液，控制析出的晶體重量占氯化鋁液 體原重量的40%。(4)將氯化鋁漿液進行真空過濾后，按每公斤結晶氯化鋁用150毫升的淋洗液進 行淋洗，并迅速再次進行真空過濾，在70°C干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產品。經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 023wt%。實施例2除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調整為(1)取流化床粉煤灰粉碎至300目，加水制成固含量為35wt%的漿料，使用中國 發明申請201010112520. 3號中公開的用于粉煤灰除鐵的立環磁選機在1. 75萬GS下磁 選4遍，粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 5wt%，用板筐壓濾機(河南豫洲壓濾機廠，型號 BAS320)壓濾后得到固含量為38wt%的濾餅；經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 020wt%。
實施例3除步驟(1)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(1)中的操作工藝條 件調整為(1)取流化床粉煤灰粉碎至200目，加水制成固含量為30wt%的漿料，使用中國發 明申請201010112520. 3號中公開的用于粉煤灰除鐵的立環磁選機在2. 0萬GS下磁選2遍， 粉煤灰中的氧化鐵含量降低至0. 7wt%，用板筐壓濾機(河南豫洲壓濾機廠，型號BAS320) 壓濾后得到固含量為35wt%的濾餅；經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 022wt%。 實施例4除步驟(2)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(2)中的操作工藝條 件調整為(2)將濾餅放入耐酸反應釜，加入濃度為36wt%的工業鹽酸進行酸溶反應，鹽酸 和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為5 1，溶出溫度200°C，溶出壓力2. IMPa，溶出時間2h，反應 產物經上述板筐壓濾機壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 5的酸浸液；經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 021wt%。實施例5除步驟⑵與(3)夕卜，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(2)與(3)中 的操作工藝條件分別調整為(2)將濾餅放入耐酸反應釜，加入濃度為22wt%的工業鹽酸進行酸溶反應，鹽酸 和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為6 1，溶出溫度1101，溶出壓力0.21^￡1，溶出時間211，反應 產物經上述板筐壓濾機壓濾、洗滌后，得到PH值為1. 4的酸浸液；(3)將酸浸液進行減壓濃縮，濃縮壓力為-0. 03MPa,濃縮溫度75°C，經濃縮后的液 體在室溫下自然冷卻析出結晶氯化鋁，得到結晶氯化鋁漿液，控制析出的晶體占氯化鋁液 體原重量的65%。經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 025wt%。實施例6除步驟(3)外，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟(3)中的操作工藝條 件調整為(3)將酸浸液送入搪瓷內襯濃縮罐內進行蒸發濃縮，濃縮時壓力_0.04MPa，濃縮 溫度70°C，經濃縮后的液體在室溫下自然冷卻，得到粗制結晶氯化鋁漿液，控制析出的晶體 占氯化鋁液體原重量的50%。經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 024wt%。實施例7除步驟(4)夕卜，其他操作工藝條件均與實施例1相同。步驟⑷中的操作工藝條 件調整為(4)將氯化鋁漿液進行真空過濾后，按每公斤結晶氯化鋁用300毫升的淋洗液進 行淋洗，并迅速再次進行真空過濾，在70°C干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產品。經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 019wt%。對比實驗例1
省略步驟(1)，其它操作工藝條件均與實施例1相同，即將粉煤灰不經磁選直接酸 溶，制備結晶氯化鋁。經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 041wt%。對比實驗例2
省略步驟(4)中的淋洗過程，其它操作工藝條件均與實施例1相同，即步驟(4)中 的操作工藝條件調整為(4)將氯化鋁漿液直接進行真空過濾后，在70°C干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產經測定，結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)的含量為0. 037wt%。
權利要求
一種以粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法，包括以下步驟(1)將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配成固含量為20-40wt％的漿料，經磁選除鐵和固液分離后得到濾餅；(2)將步驟(1)所得濾餅中加入鹽酸進行酸溶，再經固液分離與洗滌后得到酸浸液；(3)對步驟(2)所得酸浸液進行減壓濃縮，濃縮后的液體經冷卻析晶，得到結晶氯化鋁漿液；(4)對步驟(3)所得結晶氯化鋁漿液進行固液分離，用淋洗液淋洗，再經固液分離和干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)通過磁選機進行磁選至 粉煤灰中的氧化鐵含量降低至1.0wt%以下，經固液分離得到固含量為25-50wt%，優選 30-45wt%& 濾餅。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁選機為立環磁選機，包括轉環、感 應介質、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置，感應介質安裝在轉環中，勵 磁線圈設置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產生垂直方向磁場的磁 極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設置在轉環下方的環內、環外兩側，其中，所述感應介質為多 層鋼板網，每層鋼板網由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進料口連 接，所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉環上方。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述立環磁選機的磁選條件為場強 1. 0-2. 0 萬 GS，優選 1. 5-1. 75 萬 GS。
5.根據權利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中加入濃度為 20-37wt %，優選20-30wt %的鹽酸進行酸溶，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為 4:1-9: 1，優選4.5 1-6 1、溶出溫度為100-200°C，優選130-150°C、溶出壓力為 0. 1-2. 5MPa，優選 0. 3-1. OMPa、溶出時間為 0. 5-4. 0h，優選 1. 5-2. 5h。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中得到PH值為1-3的酸浸液。
7.根據權利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中濃縮壓力 為-0. 03—0. 07MPa，優選-0. 04—0. 06MPa、濃縮溫度為 50_110°C，優選 70-80"C。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)在冷卻時，控制析出的晶體 重量占氯化鋁液體原重量的40%至65%之間。
9.根據權利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中淋洗液的配制方法 為將低鐵結晶氯化鋁在室溫下溶解于水中，配制成飽和氯化鋁溶液。
10.根據權利要求1_4、6或8中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中淋洗 液的用量為50-300毫升每公斤結晶氯化鋁，優選100-200毫升每公斤結晶氯化鋁。
全文摘要
本發明提供一種以粉煤灰為原料制備低鐵結晶氯化鋁的方法，包括步驟(1)將粉煤灰粉碎后進行濕法磁選除鐵；(2)將除鐵后的粉煤灰與鹽酸反應得到酸浸液；(3)對酸浸液進行減壓濃縮，經冷卻、結晶，得到結晶氯化鋁漿液；(4)對結晶氯化鋁漿液進行固液分離，用淋洗液淋洗，再經固液分離和干燥后得到低鐵結晶氯化鋁產品。本發明方法具有原料來源廣泛、成本低、操作步驟簡單、生產過程易于控制、產品質量穩定等優點，通過本發明方法所得到的結晶氯化鋁產品中鐵(Fe)含量不高于0.025wt％。
文檔編號C01F7/62GK101838003SQ20101016182
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者孫延彬, 徐少南, 李文清, 楊殿范, 池君洲, 郭昭華 申請人:中國神華能源股份有限公司;神華準格爾能源有限責任公司