本發(fā)明屬于粉煤灰高值化利用領(lǐng)域，尤其涉及一種鹽酸處理粉煤灰制備氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
：近年來，我國煤電工業(yè)迅速發(fā)展的同時帶來了固體廢棄物粉煤灰排放量的急劇增加，目前我國粉煤灰年排放量上億噸，我國粉煤灰的總堆存量有十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，構(gòu)成了對生態(tài)和環(huán)境的雙重破壞。因此開展粉煤灰的綜合利用具有重大現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義。同樣，我國是一個鋁資源不富有的國家，按著目前氧化鋁產(chǎn)量的增長速度和鋁土礦開采、利用中的浪費，即使考慮到遠(yuǎn)景儲量，我國的鋁土礦的年限也很難達(dá)到50年。所以，解決這種資源危機(jī)的方法有兩種：一是合理利用現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為15％～40％，最高可達(dá)58％。所以，在鋁土礦資源日益貧乏的今天，從粉煤灰中提取氧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(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)外處理粉煤灰大致可分為堿法和酸法。從粉煤灰中提取氧化鋁的研究比較成熟的有石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法，此兩者通稱為堿法。但堿法提取粉煤灰中氧化鋁也存在一些問題，主要是①燒結(jié)法產(chǎn)生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產(chǎn)1噸的氧化鋁要產(chǎn)生數(shù)倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應(yīng)的銷售半徑，如果當(dāng)?shù)貨]有大型的水泥工業(yè)支持將會造成二次污染；②燒結(jié)法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價值低。③燒結(jié)法處理粉煤灰設(shè)備投資大，能耗高，成本高。與堿法相比，酸法處理粉煤灰有明顯的優(yōu)勢。鹽酸法提取粉煤灰中的氧化鋁的主要步驟就是酸溶，渣液分離，氯化鋁溶液除雜純化，氯化鋁結(jié)晶和煅燒。專利cn101811712a公開了一種利用流化床粉煤灰為原料制備冶金級氧化鋁的方法，先將粉煤灰粉碎后經(jīng)濕法磁選除鐵后與鹽酸反應(yīng)得到鹽酸浸液；再將鹽酸浸液通過大孔型陽離子樹脂柱深度除鐵，得到精制氯化鋁溶液；最后將精制氯化鋁溶液濃縮、結(jié)晶得結(jié)晶氯化鋁后煅燒分解得冶金級氧化鋁?，F(xiàn)有技術(shù)的酸法工藝殘渣量小，在有效提取氧化鋁的同時，可以得到硅產(chǎn)品，進(jìn)一步處理后可制成白炭黑而出售，但也存在一些問題：(1)對設(shè)備耐腐蝕性能要求高，而耐酸設(shè)備特別是高壓耐酸設(shè)備造價昂貴；(2)氯化鋁除雜技術(shù)為樹脂吸附除鐵，沒有其他雜質(zhì)離子(鈉，鉀，鎂，鈣等)的去除；(3)煅燒分解含結(jié)晶水多的鋁鹽水合物的困難很多，結(jié)晶氯化鋁過程能耗高；(4)整個技術(shù)除雜系統(tǒng)龐大復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種鹽酸浸取粉煤灰提取氧化鋁的方法，該制備工藝能夠減少精制氯化鋁溶液中濃縮結(jié)晶過程中的鐵、鈉，鉀，鎂，鈣雜質(zhì)離子的殘留，使雜質(zhì)離子保留在殘留液中，一步實現(xiàn)氯化鋁的分離純化與結(jié)晶。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鹽酸浸取粉煤灰提取氧化鋁的方法，包括以下步驟：(1)高鋁活性粉煤灰和鹽酸混合，一定溫度下反應(yīng)溶出灰中的氧化鋁。(2)步驟(1)反應(yīng)得到漿液經(jīng)過沉降、洗滌和過濾后形成浸取液和高硅浸取殘渣，浸取液用于提取結(jié)晶氯化鋁，而浸取殘渣可無害化填埋或進(jìn)一步提取氧化硅。(3)將步驟(2)得到的浸取液中通入干燥的氯化氫氣體，使浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，經(jīng)固液分離獲得粗氯化鋁和殘留液，當(dāng)浸取液中的氯化氫濃度達(dá)到25～35％時，停止通入氯化氫。(4)將步驟(3)分離得到的粗氯化鋁用鹽酸溶液洗滌重結(jié)晶后獲得純氯化鋁和洗滌液，純氯化鋁經(jīng)煅燒產(chǎn)生氧化鋁和氯化氫氣體。本發(fā)明通過在粉煤灰與鹽酸浸取液中通入氯化氫氣體，浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，可以同時實現(xiàn)以下目的：1、本發(fā)明的結(jié)晶過程在室溫下實現(xiàn)，能耗降低，克服了現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶氯化鋁工藝中結(jié)晶能耗較高、對設(shè)備的耐腐蝕性要求較高的缺陷；2、另一方面在浸取液中直接通入氯化氫氣體，在常溫下結(jié)晶出氯化鋁晶體，在此過程中可控制條件使雜質(zhì)離子保留在殘留液中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中樹脂吸附除鐵等復(fù)雜的除雜工藝及無法實現(xiàn)其他雜質(zhì)離子(鈉，鉀，鎂，鈣等)去除的缺陷，一步實現(xiàn)了氯化鋁的分離純化與結(jié)晶；3、同時殘留液中的雜質(zhì)金屬離子可以進(jìn)一步富集進(jìn)行回收，提取氧化鋁的同時可以回收其他金屬鹽類和浸取殘渣中的氧化硅。優(yōu)選的，步驟(1)中粉煤灰中氧化鋁含量在40～60％，物相為偏高嶺土；鹽酸溶液濃度為25～31％。優(yōu)選的，步驟(1)中粉煤灰與鹽酸溶液的固液比1：3～1：5，酸灰比(氯化氫與粉煤灰質(zhì)量比)為0.8～1.1。優(yōu)選的，步驟(1)中粉煤灰與鹽酸溶液加熱至130～160℃、壓力0.5～2.5mpa下反應(yīng)1～3h溶出灰中的氧化鋁。優(yōu)選的，步驟(3)中氯化氫氣體的純度高于85％。優(yōu)選的，步驟(4)中粗氯化鋁用27％～31％濃度的鹽酸洗滌純化，鹽酸溶液與粗氯化鋁的液固比控制在1～3，洗滌時間為0.5-2h，形成滿足冶金氧化鋁生產(chǎn)要求的高純結(jié)晶氯化鋁。優(yōu)選的，步驟(3)中結(jié)晶純化剩余的殘留液被加熱濃縮，濃縮過程中析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶純化粗氯化鋁；濃縮后剩余的濃縮液收集達(dá)到一定量后可以再次通入氯化氫進(jìn)行結(jié)晶或者直接加熱使溶液中的氯鹽析出。殘留液中殘留少量的氯化氫，濃酸析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰純化結(jié)晶氯化鋁工藝的成本及氯化氫氣體的用量。優(yōu)選的，步驟(4)中洗滌純化粗氯化鋁晶體后的洗滌液循環(huán)回收至步驟(1)浸取粉煤灰。洗滌液中含有大量的鹽酸溶液，回收至步驟(1)中浸取粉煤灰可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。優(yōu)選的，步驟(4)中高純結(jié)晶氯化鋁通過煅燒形成氧化鋁，產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽經(jīng)過酸吸收形成鹽酸溶液，循環(huán)回收至步驟(1)中浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁。煅燒過程中六水氯化鋁分解形成氧化鋁及鹽酸和高溫水蒸汽，煙氣經(jīng)鹽酸溶液吸收，儲存在鹽酸儲罐內(nèi)，用以循環(huán)回收至步驟(1)浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：(1)本發(fā)明工藝簡單，能耗低，通過在粉煤灰與鹽酸浸取液中通入氯化氫氣體，浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，結(jié)晶過程在室溫下實現(xiàn)，能耗降低，克服了現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶氯化鋁工藝中結(jié)晶能耗較高、對設(shè)備的耐腐蝕性要求較高的缺陷；(2)本發(fā)明結(jié)晶純化氯化鋁過程中可控制條件使雜質(zhì)離子保留在殘留液中，省略了氯化鋁純化過程中復(fù)雜的除鐵工藝及無法實現(xiàn)其他雜質(zhì)離子(鈉，鉀，鎂，鈣等)去除的缺陷，一步實現(xiàn)了氯化鋁的分離純化與結(jié)晶；(3)本發(fā)明殘留液中的雜質(zhì)金屬離子可以進(jìn)一步富集進(jìn)行回收，提取氧化鋁的同時可以回收其他金屬鹽類和浸取殘渣中的氧化硅。(4)本發(fā)明對氯化鋁洗滌重結(jié)晶剩余的洗滌液及煅燒產(chǎn)生的鹽酸溶液進(jìn)行回收至浸取粉煤灰和洗滌純化粗氯化鋁，對氯化鋁結(jié)晶純化剩余的殘留液進(jìn)行濃縮得到的氯化氫氣體回收至結(jié)晶提純氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液、氯化氫氣體的用量。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。圖1為本發(fā)明的鹽酸浸取粉煤灰提取氧化鋁的工藝流程圖。具體實施方式應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：本發(fā)明所用粉煤灰組成如表1所示：表1sio2al2o3fe2o3tio2k2ona2ocaomgofeoloi33.6249.351.902.480.280.032.100.220.143.62實施例1：一種鹽酸浸取粉煤灰提取氧化鋁的方法，包括以下步驟：(1)高鋁活性粉煤灰(氧化鋁含量40％)和鹽酸(31％)按照灰酸比為0.9混合，在130℃，1.2mpa下反應(yīng)2h溶出灰中的氧化鋁。(2)步驟(1)反應(yīng)得到漿液經(jīng)過沉降、洗滌和過濾后形成不含浮游物的浸取液和高硅的浸取殘渣，浸取液用于提取結(jié)晶氯化鋁，而浸取殘渣可無害化填埋或進(jìn)一步提取氧化硅。(3)將步驟(2)得到的浸取液中通入干燥的純度為95％的hcl氣體，使浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，經(jīng)固液分離獲得粗氯化鋁和殘留液，當(dāng)浸取液中的氯化氫濃度達(dá)到25％時，停止通入氯化氫。(4)將步驟(3)分離得到的粗氯化鋁用濃度為31％鹽酸溶液浸泡洗滌0.5h，再次分離獲得高純結(jié)晶氯化鋁和洗滌液。(5)煅燒步驟(3)和(4)獲得的結(jié)晶氯化鋁，獲得純度為96.7％和99.1％的氧化鋁。本發(fā)明通過在粉煤灰與鹽酸浸取液中通入氯化氫氣體，浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，一方面本發(fā)明的結(jié)晶過程在室溫下實現(xiàn)，能耗降低，克服了現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶氯化鋁工藝中結(jié)晶能耗較高、對設(shè)備的耐腐蝕性要求較高的缺陷；另一方面在浸取液中直接通入氯化氫氣體，在常溫下結(jié)晶出氯化鋁晶體，在此過程中可控制條件使雜質(zhì)離子保留在殘留液中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中樹脂吸附除鐵等復(fù)雜的除雜工藝及無法實現(xiàn)其他雜質(zhì)離子(鈉，鉀，鎂，鈣等)去除的缺陷，一步實現(xiàn)了氯化鋁的分離純化與結(jié)晶；同時，殘留液中的雜質(zhì)金屬離子可以進(jìn)一步富集進(jìn)行回收，提取氧化鋁的同時可以回收其他金屬鹽類和浸取殘渣中的氧化硅。步驟(3)中結(jié)晶純化剩余的殘留液被加熱濃縮，濃縮過程中析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶純化粗氯化鋁；濃縮后剩余的濃縮液收集達(dá)到一定量后可以再次通入氯化氫進(jìn)行結(jié)晶或者直接加熱使溶液中的氯鹽析出。步驟(4)中高純結(jié)晶氯化鋁通過煅燒形成氧化鋁，產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽經(jīng)過酸吸收形成鹽酸溶液，儲存在鹽酸儲罐內(nèi)，循環(huán)回收至步驟(1)中浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁。殘留液中殘留少量的氯化氫，濃酸析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰純化結(jié)晶氯化鋁工藝的成本及氯化氫氣體的用量。洗滌液中含有大量的鹽酸溶液，回收至步驟(1)中浸取粉煤灰可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。煅燒過程中六水氯化鋁分解形成氧化鋁及鹽酸和高溫水蒸汽，煙氣經(jīng)鹽酸溶液吸收，儲存在鹽酸儲罐內(nèi)，用以循環(huán)回收至步驟(1)浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。實施例2：(1)高鋁活性粉煤灰(氧化鋁含量60％)和鹽酸(29％)按照灰酸比為1混合，在150℃，1.5mpa下反應(yīng)1h溶出灰中的氧化鋁。(2)步驟(1)反應(yīng)得到漿液經(jīng)過沉降、洗滌和過濾后形成不含浮游物的浸取液和高硅的浸取殘渣，浸取液用于提取結(jié)晶氯化鋁，而浸取殘渣可無害化填埋或進(jìn)一步提取氧化硅。(3)將步驟(2)得到的浸取液中通入干燥的純度為95％的hcl氣體，使浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，經(jīng)固液分離獲得粗氯化鋁和殘留液，當(dāng)浸取液中的氯化氫濃度達(dá)到30％時，停止通入氯化氫。(4)將步驟(3)分離得到的粗氯化鋁用濃度為29％鹽酸溶液浸泡洗滌1h，再次分離獲得高純結(jié)晶氯化鋁和洗滌液。(5)煅燒步驟(3)和(4)獲得的結(jié)晶氯化鋁，獲得純度為94.4％和99.2％的氧化鋁。本發(fā)明通過在粉煤灰與鹽酸浸取液中通入氯化氫氣體，浸取液中的氯化鋁結(jié)晶形成六水氯化鋁晶體并析出，一方面本發(fā)明的結(jié)晶過程在室溫下實現(xiàn)，能耗降低，克服了現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶氯化鋁工藝中結(jié)晶能耗較高、對設(shè)備的耐腐蝕性要求較高的缺陷；另一方面在浸取液中直接通入氯化氫氣體，在常溫下結(jié)晶出氯化鋁晶體，在此過程中可控制條件使雜質(zhì)離子保留在殘留液中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中樹脂吸附除鐵等復(fù)雜的除雜工藝及無法實現(xiàn)其他雜質(zhì)離子(鈉，鉀，鎂，鈣等)去除的缺陷，一步實現(xiàn)了氯化鋁的分離純化與結(jié)晶；同時，殘留液中的雜質(zhì)金屬離子可以進(jìn)一步富集進(jìn)行回收，提取氧化鋁的同時可以回收其他金屬鹽類和浸取殘渣中的氧化硅。步驟(3)中結(jié)晶純化剩余的殘留液被加熱濃縮，濃縮過程中析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶純化粗氯化鋁；濃縮后剩余的濃縮液收集達(dá)到一定量后可以再次通入氯化氫進(jìn)行結(jié)晶或者直接加熱使溶液中的氯鹽析出。步驟(4)中高純結(jié)晶氯化鋁通過煅燒形成氧化鋁，產(chǎn)生的氯化氫和水蒸汽經(jīng)過酸吸收形成鹽酸溶液，儲存在鹽酸儲罐內(nèi)，循環(huán)回收至步驟(1)中浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁。殘留液中殘留少量的氯化氫，濃酸析出的氯化氫氣體經(jīng)干燥后循環(huán)用于步驟(3)中結(jié)晶氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰純化結(jié)晶氯化鋁工藝的成本及氯化氫氣體的用量。洗滌液中含有大量的鹽酸溶液，回收至步驟(1)中浸取粉煤灰可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。煅燒過程中六水氯化鋁分解形成氧化鋁及鹽酸和高溫水蒸汽，煙氣經(jīng)鹽酸溶液吸收，儲存在鹽酸儲罐內(nèi)，用以循環(huán)回收至步驟(1)浸取粉煤灰及步驟(3)洗滌純化粗氯化鋁，可大量的節(jié)約粉煤灰回收提取氧化鋁工藝的成本及鹽酸溶液的用量。以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12