基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的方法

摘要

本发明涉及基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的方法。现有技术中，用流化床焙烧活化粉煤灰提取氧化铝时，由于物料结块、粘壁，难于实现工业化；生产出粗氧化铝后再溶解除杂，工序多、效率低、能耗高。本发明将粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，对颗粒进行两段式流态化焙烧，将熟料用水加热溶出，对滤液进行联合除杂，氨沉结晶，煅烧得到氧化铝。本发明采用粉煤灰与硫酸铵、支撑剂混合造粒，富氧两段式流态化焙烧工艺，用水加热溶出，改变除杂工艺顺序，用先除杂、后氨沉结晶生成高纯氢氧化铝的技术方案，解决了现有技术中设备腐蚀、焙烧粘壁、结团、结焦的问题，并缩短了整体主流程的工艺链，极大地降低了粉煤灰提取氧化铝的能耗及成本。

主权项

基于硫酸铵法从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：按粉煤灰与硫酸铵摩尔比为1：（5～10）的比例，在粉煤灰中加入硫酸铵；再按粉煤灰与支撑剂质量比为1：（0.05～0.35）的比例，添加支撑剂；混合造粒，球型混合颗粒的粒度为直径0.5～10mm；所述支撑剂由两种组分按1：（0.5～2）的质量比混合而成，组分一选自水泥、黄泥、水玻璃、膨润土、磷酸盐、硫酸铝铵、金属氧化物中的一种，组分二选自硫酸盐、硫酸铵与粉煤灰的焙烧熟料、硅渣中的一种；步骤二：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：采用低温干燥系统，对造粒进行低温干燥焙烧，焙烧温度为60～220℃，焙烧时间为3秒～30分钟，去除颗粒表面的游离水；所述低温干燥系统内，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安装于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；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；C、对物料颗粒进行高温焙烧：采用高温焙烧氧化铝系统，对低温干燥焙烧后密相输送来的物料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；所述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与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；焙烧过程经历了如下反应：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↑步骤三：焙烧后产生的熟料用水在60～160℃温度下进行物料的溶出，过滤，滤液为NH₄ Al（SO₄）₂粗液，滤渣主要成分为二氧化硅；步骤四：NH₄ Al（SO₄）₂粗液经除杂后，得到NH₄Al（SO₄）₂精液；步骤五：NH₄Al（SO₄）₂精液加入3～25%氨水，发生氨沉反应：NH₄ Al（SO₄）₂＋3 NH₃＋3H₂O＝Al（OH）₃↓＋2（NH₄）₂SO₄氨水由水吸收焙烧反应过程中释放出的氨气所得；步骤六：对步骤五得到的沉淀物Al（OH）₃颗粒进行循环流化床高温焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3秒～30分钟，最后生成冶金级氧化铝。