專利名稱：一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法
技術領域：
本發明涉及一種粉煤灰高附加值利用領域，尤其涉一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法。
背景技術：
粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。2008年我國粉煤灰年排放量高達3億噸，我國粉煤灰的總堆存量有五、六十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴重污染環境，構成了對生態和環境的雙重破壞。因此開展粉煤灰的綜合利用具有重大現實意義和長遠戰略意義。同樣，我國是一個鋁土礦資源不富有的國家，按目前氧化鋁產量的增長速度和鋁土礦開采速度，即使考慮到遠景儲量，我國的鋁土礦的年限也很難達到30年。所以，解決這種資源危機的方法有兩種:一是合理利用現有鋁土礦資源；二是積極找尋并利用其他含鋁資源。而氧化鋁是粉煤灰的主要成分之一，其質量分數一般為159Γ40%，最高可達58%。所以，開展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。微粉氫氧化鋁是目前世界上用量最大的無機阻燃劑之一，它具有阻燃、消煙、填充三大功能，在燃燒時無二次污染，熱解時不產生有毒和有腐蝕性的氣體、并吸熱和放出水蒸汽，具有阻燃自熄性能。它不但在聚烯烴中分散性好，且易于與其他添加物質產生阻燃協同效應，另外由于結晶水的存在，還可 使聚合物制品賦予抗靜電功能，同時使高分子聚合物的強度和韌性等性質得到改善和提高，由于其表面具有與涂層表面平行排列的趨勢，因此還可使度膜紙具有表面光滑和高度光澤和白度，同時對油墨有良好的吸收性。由于微粉氫氧化鋁有以上優越性和其廉價性，因此其是目前最理想的有毒阻燃劑的替代品及添加劑。并且每年需求量以每年30%以上的速度遞增。作為無機填料廣泛應用于:1、電線、電纜中的阻燃劑和填充劑。2、絕緣子、硅橡膠中的阻燃劑和填充劑。3、橡塑發泡保溫材料中阻燃添加劑。4、覆銅板行業中的阻燃劑和填充劑。5、高檔造紙行業的添加劑。6、高分子材料、電子等許多行業中。7、塑料阻燃涂料以及家庭、汽車內的裝飾材料上。目前，氫氧化鋁微粉是在以氫氧化鋁為原料，通過重新溶解、結晶析出的化學方法加工而形成，呈白色粉末狀，具有無毒、無味、分散性好，阻燃、消煙、填充等功能特點，在燃燒時無二次污染，熱解時不產生有毒和有腐蝕性的氣體、并吸熱和放出水蒸汽，具有阻燃自熄性能。氫氧化鋁來著鋁土礦，而鋁土礦又是不可再生資源，而且原料氫氧化鋁價格高。
發明內容
為解決上述技術問題本發明提供一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，目的利用工業固體廢棄物生產出高附加值產品微粉氫氧化鋁，節約鋁土礦資源，制備出的微粉氫氧化鋁粒度在I 10 μ m。為實現上述目的本發明一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟:
生料制備:將粉煤灰與硫酸銨混合，制備成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4.5 8:1 ；
熟料燒成:將生料加熱至35(T700°C，燒成時間控制在0.5飛h，制成熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入精制液分解工序；
熟料溶出:熟料用熱水或洗液進行溶出，溶出時間0.l 5h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣；
高硅渣分離洗滌:溶出后的漿液進行固液分離和逆流洗滌，溶液為含鋁溶液，洗后渣為高硅渣；
溶出液一次除鐵:采用銨鐵礬法對溶出液進行一次除鐵，將鐵離子濃度降低至2g/L以下，一次除鐵后溶液進行二次除鐵，一次除鐵洛為高鐵洛；
溶出液二次除鐵:采用通氧凈化除鐵方式對一次除鐵精液進行二次除鐵，是鐵離子濃度降至30mg/L以下，所得到的除鐵渣返回生料制備工序；
精制液溶液分解:向二次除鐵后的精制液中通熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到微粉氫氧化鋁和硫酸銨溶液；
微粉氫氧化鋁分離洗滌:精制液分解后的漿液進行固液分離和氫氧化鋁洗滌，液體為循環液硫酸銨溶液 ，固體為微粉氫氧化招;
微粉氫氧化鋁干燥:將洗滌后的微粉氫氧化鋁進行干燥，得到產品微粉氫氧化鋁產品粒度I 10 μ m。所述的生料制備是粉煤灰采用直接混合或磨制混合中的一種。所述的磨制混合是采用濕磨或干磨中的一種。所述的熟料溶出采用磨機溶出或攪拌溶出中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的高硅渣分離洗滌采用一級、二級或多級逆流洗滌中的一種。所述的溶出液一次除鐵中銨鐵礬法采用的中和劑為氨水、氨氣、石灰或煤灰中的一種。所述的溶出液二次除鐵中采用的中和劑為氨水、氨氣或氫氧化鋁洗液中的一種。所述的溶出液一次除鐵和溶出液二次除鐵中高鐵渣的分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的微粉氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。所述的微粉氫氧化鋁干燥采用噴霧干燥、盤式干燥或螺旋干燥中的一種。所述的微粉氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進行蒸發，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。所述的硫酸銨溶液蒸發采用降膜蒸發、強制循環蒸或自然循環蒸發中的一種或幾種的組合。 所述的硫酸銨溶液蒸發產生的硫酸銨晶體采用離心分離、真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
本發明的優點效果:本發明利用工業固體廢棄物生產出高附加值產品微粉氫氧化鋁，既解決了粉煤灰的環境污染問題又節約鋁土礦資源。整體工藝過程為弱酸性體系，設備腐蝕問題易于解決，有利于產業化推廣。
圖1為本發明的流程圖。
具體實施例方式實施例1
原料粉煤灰組成為=Al2O3:41%, SiO2:48%, Fe2O3:3.3%、CaO:3.3%、TiO2:1.3%、MgO:
0.2%。原料粉煤灰的成分也可以采用其它組成成分，這不能用于限定本發明的保護范圍。取IOOOg上述組成的粉煤灰中的爐底渣，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為5:1 ;將生料加熱至450°C，保溫lh，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用一段磨機溶出0.5h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣；溶出后漿液經加壓分離和三級逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進行一次除鐵，采用石灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到0.8g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進行二次除鐵，采用氨水作為中和劑，溶液中鐵離子降低到29mg/L，除鐵后漿液采用加壓分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用噴霧干燥機進行干燥，得到粒徑為I μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發后，經加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環使用。實施例2
取IOOOg實施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為6:1 ;將生料加熱至500°C，保溫
0.5h，制成熟料和氨氣，氨氣回收；燒成的熟料在洗液中用二段磨機溶出0.5h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣；溶出后漿液經沉降分離和一級逆流洗滌，液體為含招溶液，固體為高娃洛；溶出液進行一次除鐵，采用氨水作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到lg/L。除鐵后漿液采用加壓分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到25mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產生的氨氣回收得到的氨氣，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用加壓分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用盤式干燥機進行干燥，得到粒徑為ΙΟμπι的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用強制循環蒸發后，經加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環使用。實施例3
取IOOOg實施例1中組成的原料粉煤灰中的飛灰，將粉煤灰與硫酸銨直接混合，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為7:1 ;將生料加熱至300°C，保溫3h，制成熟料和氨氣，氨氣采用水回收制備氨水；燒成的熟料在熱水中用連續攪拌溶出2h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成 高硅渣；溶出后漿液經真空分離和二級逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣，溶出液進行一次除鐵，采用煤灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.95g/L。除鐵后漿液采用沉降分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進行二次除鐵，采用氫氧化鋁洗液作為中和劑，溶液中鐵離子降低到20mg/L，除鐵后漿液采用沉降分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用沉降分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用螺旋干燥機進行干燥，得到粒徑為5 μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用自然循環蒸發后，經加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環使用。實施例4
取IOOOg實施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合干磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為8:1 ;將生料加熱至700°C，保溫3h，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在洗液中用間斷攪拌溶出
0.lh，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣；溶出后漿液經真空分離和二級逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進行一次除鐵，采用石灰作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.5g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到10mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用螺旋干燥機進行干燥，得到粒徑為8μπι的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發和強制循環組合蒸發后，經加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環使用。實施例5
取IOOOg實施例1中組成的原料粉煤灰中的爐底渣，將粉煤灰與硫酸銨溶液混合濕磨得到生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4.5:1 ;將生料加熱至400°C，保溫5h，制成熟料和氨氣，氨氣采用洗液回收制備氨水；燒成的熟料在洗液中用間斷攪拌溶出5h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣；溶出后漿液經真空分離和二級逆流洗滌，液體為含鋁溶液，固體為高硅渣；溶出液進行一次除鐵，采用氨氣作為中和劑，將溶液中鐵離子降低到1.9g/L。除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體為高鐵渣，液體進行二次除鐵，采用氨氣作為中和劑，溶液中鐵離子降低到22mg/L，除鐵后漿液采用真空分離洗滌，固體返回生料配料，向除鐵后的精制液中加入熟料燒成產生的氨氣回收得到的氨水，使溶液分解得到微粉氫氧化鋁漿液，采用真空分離和洗滌，固體為微粉氫氧化鋁，液體為硫酸銨溶液；洗滌后微粉氫氧化鋁采用噴霧干燥機進行干燥，得到粒徑為3 μ m的微粉氫氧化鋁。硫酸銨溶液采用降膜蒸發和強 制循環組合蒸發后，經加壓分離得到硫酸銨返回生料制備，循環使用。
權利要求
1.一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于包括下述步驟: 生料制備:將粉煤灰與硫酸銨混合，制備成生料，其中硫酸銨與粉煤灰中的氧化鋁的重量比為4.5 8:1 ； 熟料燒成:將生料加熱至35(T700°C，燒成時間控制在0.5飛h，制成熟料和氨氣，氨氣用于制備氨水或通入精制液分解工序； 熟料溶出:熟料用熱水或洗液進行溶出，溶出時間0.l 5h，鋁以鋁鹽的形式進入溶液，硅留在殘渣中形成高硅渣； 高硅渣分 離洗滌:溶出后的漿液進行固液分離和逆流洗滌，溶液為含鋁溶液，洗后渣為高硅渣； 溶出液一次除鐵:采用銨鐵礬法對溶出液進行一次除鐵，將鐵離子濃度降低至2g/L以下，一次除鐵后溶液進行二次除鐵，一次除鐵洛為高鐵洛； 溶出液二次除鐵:采用通氧凈化除鐵方式對一次除鐵精液進行二次除鐵，是鐵離子濃度降至30mg/L以下，所得到的除鐵渣返回生料制備工序； 精制液溶液分解:向二次除鐵后的精制液中通熟料燒成工序得到的氨氣或氨水，得到微粉氫氧化鋁和硫酸銨溶液； 微粉氫氧化鋁分離洗滌:精制液分解后的漿液進行固液分離和氫氧化鋁洗滌，液體為循環液硫酸銨溶液，固體為微粉氫氧化招; 微粉氫氧化鋁干燥:將洗滌后的微粉氫氧化鋁進行干燥，得到產品微粉氫氧化鋁產品粒度1 10 μ m。
2.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的生料制備是粉煤灰采用直接混合或磨制混合中的一種。
3.根據權利要求2所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的磨制混合是采用濕磨或干磨中的一種。
4.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化招的方法，其特征在于所述的熟料溶出采用磨機溶出或攪拌溶出中的一種。
5.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的高硅渣分離洗滌采用一級、二級或多級逆流洗滌中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液一次除鐵中銨鐵礬法采用的中和劑為氨水、氨氣、石灰或煤灰中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液二次除鐵中采用的中和劑為氨水、氨氣或氫氧化鋁洗液中的一種。
9.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的溶出液一次除鐵和溶出液二次除鐵中高鐵渣的分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
10.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉氫氧化鋁分離洗滌采用真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
11.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉氫氧化鋁干燥采用噴霧干燥、盤式干燥或螺旋干燥中的一種。
12.根據權利要求1所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的微粉氫氧化鋁分離得到的硫酸銨溶液進行蒸發，得到適合配料的硫酸銨溶液或硫酸銨晶體。
13.根據權利要求12所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的硫酸銨溶液蒸發采用降膜蒸發、強制循環蒸或自然循環蒸發中的一種或幾種的組合。
14.根據權利要求12所述的一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法，其特征在于所述的硫酸銨溶液蒸發產生的 硫酸銨晶體采用離心分離、真空分離、沉降分離或加壓分離中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種粉煤灰高附加值利用領域，尤其涉一種粉煤灰生產微粉氫氧化鋁的方法。包括下述步驟生料制備、熟料燒成、熟料溶出、高硅渣分離洗滌、溶出液一次除鐵、溶出液二次除鐵、精制液溶液分解、微粉氫氧化鋁分離洗滌和微粉氫氧化鋁干燥。本發明的優點效果本發明利用工業固體廢棄物生產出高附加值產品微粉氫氧化鋁，既解決了粉煤灰的環境污染問題又節約鋁土礦資源。整體工藝過程為弱酸性體系，設備腐蝕問題易于解決，有利于產業化推廣。
文檔編號C01F7/02GK103101944SQ20131002786
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者李來時, 王鵬, 劉濤濤, 周鳳祿, 劉瑛瑛 申請人:沈陽鋁鎂設計研究院有限公司