一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法

摘要

本发明涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法。包括：(1)粉煤灰与硫酸铵混合造粒；（2）对颗粒进行两段式流态化焙烧系统焙烧；（3）在熟料中加入稀硫酸进行物料的溶出，过滤，滤液为NH₄Al（SO₄）₂粗液；（4）对上述溶液进行采用联合法除杂后，过滤，得到NH₄Al（SO₄）₂精液；（5）上述除杂分离出来的NH₄Al（SO₄）₂精液吸收焙烧反应过程中释放出的氨气，该氨气与NH₄Al（SO₄）₂精液发生氨沉反应，生成Al（OH）₃；（6）对上述沉淀物Al（OH）₃在1100℃进行煅烧，便得到Al₂O₃。本发明采用粉煤灰与硫酸铵焙烧、联合法杂质及富氧燃烧两段式流态化焙烧系统，解决了背景技术中设备的高腐蚀、焙烧粘壁、结团、结焦的问题。

主权项

一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，对颗粒完成两段式流态化焙烧系统焙烧，并采用联合除杂质方法，其特征在于：(1) 粉煤灰与硫酸铵(NH₄)₂SO₄混合造粒：在粉煤灰中加入(NH₄)₂SO₄，均匀混合，粉煤灰与(NH₄)₂SO₄的混合摩尔比为1：5~10；完成造粒，球型混合颗粒的粒度为直径0.5～10mm；(2) 对颗粒进行两段式流态化焙烧系统焙烧a).对造粒进行低温干燥焙烧：在低温干燥系统内，低温焙烧流化床本体底部接低温焙烧流化床风室，下部与料仓及给料装置固定连接，顶部出口与第一旋风分离器上部一侧固定连接；低温焙烧流化床燃烧器可安装与低温焙烧流化床风室前侧或低温焙烧流化床本体下部；第一旋风分离器底部与第一回料装置一侧固定连接，第一回料装置另一侧与低温焙烧流化床本体下部固定连接；第一高效旋风分离器上部的一侧与第一旋风分离器顶部出口固定连接，顶部出口与第一空气预热器一侧连接，底部出口连接中间熟料仓；第一空气预热器另一侧连接第一布袋除尘器一侧，第一布袋除尘器另一侧接成氨吸收系统；低温干燥流化床焙烧操作温度为60～220℃，时间3秒～30分钟，去除颗粒表面的游离水；b).惰性气体密相输送：将低温干燥流化床焙烧后的混合颗粒用空分后的氮气输送入高温焙烧循环流化床；由于氮气是由空分系统而来，因此可控制氮气的进炉量，大大降低NO_x的排放，并且输送是全封闭性，使整个输送过程无粉尘飞扬，对环境无污染；c).对物料颗粒进行高温焙烧：在高温焙烧氧化铝系统内，焙烧循环流出床本体顶部出口与第二旋风分离器上部一侧固定连接；焙烧循环流出床燃烧器可安装与焙烧循环流化床风室前侧或焙烧循环流出床本体下部；第二旋风分离器底部与第二回料装置一侧固定连接，第二回料装置另一侧与焙烧循环流出床本体下部固定连接；第二高效旋风分离器上部的一侧与第二旋风分离器顶部出口固定连接，顶部出口与余热锅炉烟气进口连接，余热锅炉烟气出口连接第二布袋除尘器一侧，第二布袋除尘器另一侧接第二空气预热器一侧，第二空气预热器另一侧连接第二碱洗塔底部，第二碱洗塔顶部与第二引风机入口连接，第二引风机出口接烟囱；第二助燃风机与第二空气预热器空气入口连接，第二空气预热器空气出口与焙烧循环流化床风室连接；第二回料装置分流管与多级错流沸腾冷却床热料入口连接，第二高效旋风分离器、余热锅炉和第二布袋除尘器底部都连接多级错流沸腾冷却床热料入口连接；冷却风机与多级错流沸腾冷却床底部连接，多级错流沸腾冷却床顶部与焙烧循环流出床本体下部或余热锅炉入口连接；对低温干燥焙烧后密相输送来的颗粒进行循环流化床高温焙烧，焙烧温度为80～800℃，焙烧时间为3秒～30分钟，最后生成熟料；上述方法，是把硫酸铵做为循环介质，二者混合配料，在常压下进行固相反应，激活粉煤灰的活性，使之与硫酸铵发生反应，生成水溶性的硫酸铝、硫酸铁、硫酸钛、硫酸镁等含有部分硫酸铝铵、硫酸铁铵等复盐的混合熟料，并释放出氨气；生产氧化铝之焙烧过程的化学反应方程式为：Al₂O₃ ＋4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄ Al（SO₄）₂＋6 NH₃↑＋3H₂OAl₂O₃ ＋3(NH₄)₂SO₄＝Al₂（SO₄）₃＋6 NH₃↑＋3H₂OFe₂O₃＋4(NH₄)₂SO₄＝2NH₄ Fe（SO₄）₂＋6 NH₃↑＋3H₂OFe₂O₃＋3(NH₄)₂SO₄＝Fe ₂（SO₄）₃＋6 NH₃↑＋3H₂O(NH₄)₂SO₄  →  SO₃↑＋NH₃↑（3）在焙烧后产生的熟料中加入2～30%的稀硫酸进行物料的溶出，过滤，滤液为NH₄ Al（SO₄）₂粗液，滤渣的硅渣，主要成分为二氧化硅，加酸的目的是除去溶液中的二氧化硅（因二氧化硅不溶于酸）；（4）对上述溶液进行过滤，对滤液通入焙烧反应过程中释放出的氨气，调节溶液PH值，以满足联合法除杂的要求，经除杂质后，得到NH₄Al（SO₄）₂精液；（5）上述除杂分离出来的NH₄Al（SO₄）₂精液吸收焙烧反应过程中释放出的氨气， 该氨气与NH₄ Al（SO₄）₂精液发生氨沉反应：NH₄ Al（SO₄）₂＋3 NH₃＋3H₂O＝Al（OH）₃↓＋2（NH₄）₂SO₄（6）对上述沉淀物Al（OH）₃进入焙烧系统焙烧，便得到Al₂O₃；对送来的Al（OH）₃颗粒进行循环流化床高温焙烧，焙烧温度为1100℃左右，焙烧时间为3秒～30分钟，最后生成冶金级氧化铝。