1.本發(fā)明屬于粉煤灰資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法。

背景技術(shù)：

2.目前，我國的火力發(fā)電及北方取暖廠還是會使用煤炭，產(chǎn)生大量的粉煤灰。粉煤灰廣泛應(yīng)用于建工、建材、冶金、化工、環(huán)保、回填、高性能陶瓷材料等工業(yè)領(lǐng)域，同時還可應(yīng)用于改良土壤、造田等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。粉煤灰中含有大量的氧化鋁、二氧化硅、鐵以及鎵、鍺等稀有金屬，而我國的鋁資源非常缺乏，所以粉煤灰的資源化利用具有重要的研究意義及廣闊的市場前景。

3.從粉煤灰中提取氧化鋁的方法可以分為酸法和堿法。堿法回收工藝成熟，但工藝流程長，回收成本高。酸法目前有鹽酸法與硫酸法，粉煤灰中鐵含量較高，現(xiàn)有的酸法回收工藝，酸直接浸出粉煤灰，粉煤灰中的鐵幾乎全部進(jìn)入浸出液中，酸耗高，浸出成本高，浸出液中鐵雜質(zhì)含量高，除雜成本高。此外，鹽酸浸出工藝過程中，氯化氫酸性氣體易揮發(fā)、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，特別是加壓浸出設(shè)備需要特殊材質(zhì)，投資成本高；而采用硫酸法浸出，則具有浸出溫度高，壓力大，浸出設(shè)備的安全性要求較高等缺點(diǎn)。

4.因此，開發(fā)一種對設(shè)備要求低、工藝簡單且能耗低的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法具有重要的研究價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供了一種粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法具有酸耗低、浸出劑硝酸可再生循環(huán)回用，以及浸出液雜質(zhì)含量低、除雜成本低、設(shè)備要求低、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

6.為解決上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

7.一種粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括以下步驟：

8.(1)將粉煤灰加水后磨細(xì)，得到礦漿，將所述礦漿泵入浮選機(jī)，將粉煤灰中的碳以浮選的方式選出，得到粉煤灰尾礦漿；

9.(2)將上述粉煤灰尾礦漿經(jīng)磁選分離，得到非磁性物濾渣和含鐵渣；

10.(3)向上述非磁性物濾渣中加水漿化，再加入硝酸充分?jǐn)嚢韬蟮玫交旌衔锪希?br />
11.(4)將上述混合物料加入反應(yīng)釜中，進(jìn)行加壓浸出反應(yīng)，待充分反應(yīng)后過濾，得到濾液和二氧化硅渣；

12.(5)向上述濾液中加入雙氧水，調(diào)節(jié)溶液的ph值至2.5

?

3.5，充分反應(yīng)后過濾，得到除雜后硝酸鋁溶液和鐵渣，將所述硝酸鋁溶液經(jīng)樹脂吸附除去鈣、鎂雜質(zhì)，再經(jīng)樹脂吸附鈧、鎵、鍺，得到凈化后的硝酸鋁溶液和鈧、鎵、鍺稀有金屬；

13.(6)將上述凈化后的硝酸鋁溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到硝酸鋁晶體；

14.(7)將上述硝酸鋁晶體熔解后泵入蓄熱式循環(huán)氣態(tài)分解爐內(nèi)，與高溫循環(huán)氣體接

觸，進(jìn)行分解，得到氧化鋁和氮氧化物氣體；

15.(8)將上述體積分?jǐn)?shù)10％的氮氧化物氣體引入硝酸吸收裝置，經(jīng)吸收后得到新的硝酸，返回步驟(3)回用。

16.進(jìn)一步的，步驟(1)中所述粉煤灰經(jīng)球磨磨細(xì)至100目以下，所述礦漿的質(zhì)量百分濃度為15

?

45％。

17.進(jìn)一步的，步驟(1)中浮選選出的碳作為燃料用于產(chǎn)生蒸汽，用于項(xiàng)目加熱用。

18.進(jìn)一步的，步驟(2)中所述非磁性物濾渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分含量包括：fe為1.5

?

3％；al為16

?

30％；si為18

?

25％；ca為2

?

8％；mg為0.2

?

0.8％；ga為50

?

200g/t。

19.進(jìn)一步的，步驟(2)中所述磁選的磁場強(qiáng)度為3000

?

12000gs。

20.進(jìn)一步的，步驟(2)中所述含鐵渣經(jīng)進(jìn)一步洗滌并于550

?

600℃下還原焙燒后作為鐵精粉出售。

21.進(jìn)一步的，步驟(3)中所述非磁性物濾渣和水的液固比為2

?

5:1，所述硝酸的質(zhì)量百分濃度為20

?

60％，硝酸的加入量為所述非磁性物濾渣中鋁的耗酸量理論值的1.1

?

1.8倍。

22.進(jìn)一步的，步驟(4)中所述浸出反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120

?

190℃，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.2

?

2.5mp，反應(yīng)時間為1

?

3h，攪拌速率為50

?

500rpm。

23.進(jìn)一步的，步驟(4)中所獲得的二氧化硅渣可應(yīng)用于建材行業(yè)、生產(chǎn)白炭黑、農(nóng)業(yè)肥料等。

24.進(jìn)一步的，步驟(5)中加入雙氧水后反應(yīng)的時間為1

?

4h。

25.進(jìn)一步的，步驟(6)中所述蒸發(fā)濃縮的溫度為60

?

150℃。

26.進(jìn)一步的，步驟(7)中硝酸鋁晶體的熔解溫度為100

?

150℃，所述高溫循環(huán)氣體的溫度為600

?

1100℃，所述分解時間為1

?

3min。

27.進(jìn)一步的，步驟(8)中所述新的硝酸的質(zhì)量百分濃度為20

?

60％。

28.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

29.本發(fā)明首先將粉煤灰加水經(jīng)球磨磨細(xì)，將磨細(xì)后的礦漿泵入浮選機(jī)，浮選分離出碳，得到粉煤灰尾礦漿；再將粉煤灰尾礦漿經(jīng)磁選分離，得到含大量鐵的磁性物料鐵精礦，非磁性物料再采用硝酸浸出工藝處理，將粉煤灰中氧化鋁中的鋁以鋁離子的形式存賦于溶液中，二氧化硅存在于濾渣中，二氧化硅可應(yīng)用于建材行業(yè)、生產(chǎn)白炭黑、農(nóng)業(yè)肥料；浸出液在酸性條件下加雙氧水氧化二價鐵，將二價鐵氧化為三價鐵，三價鐵的水解ph值較低，會生成fe(oh)3沉淀析出，過濾后濾液通過萃取工藝提取鈧、鎵、鍺、鎵稀有金屬；得到凈化后的硝酸鋁溶液再通過蒸發(fā)濃縮的方法得到硝酸鋁結(jié)晶，硝酸鋁晶體煅燒即得到氧化鋁，煅燒產(chǎn)生的氮氧化物氣體經(jīng)硝酸吸收裝置吸收后生成高濃度硝酸，再生硝酸返回浸出回用。該方法中酸無需用于大量鐵的浸出，具有酸耗低，浸出液雜質(zhì)含量低，除雜成本低，浸出劑硝酸可再生循環(huán)回用，對設(shè)備要求低，工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

30.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以

根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

31.圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中粉煤灰綜合利用方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

32.為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

33.實(shí)施例1

34.(1)將粉煤灰加水后磨細(xì)至100目以下，得到礦漿，礦漿的質(zhì)量百分濃度為15％，礦漿浮選出碳，得到粉煤灰尾礦漿，再經(jīng)磁選分離，得到非磁性物濾渣，磁選的磁場強(qiáng)度為3000gs，非磁性物濾渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)包括：fe為2.33％；al為19.83％；si為22.27％；ca為2.18％；mg為0.37％；ga為120g/t。

35.(2)將所述非磁性物濾渣進(jìn)行硝酸加壓浸出反應(yīng)，過濾得濾液和二氧化硅渣。所述硝酸加壓浸出條件包括：所述非磁性物濾渣與水的液固比為4:1，硝酸的質(zhì)量百分濃度為20％，硝酸的加入量為所述非磁性物濾渣中鋁的耗酸量理論值的1.1倍，浸出溫度為120℃，攪拌速率為50rpm，浸出時間為1h，加壓至壓強(qiáng)為0.2mp。二氧化硅渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.98％；al為6.27％；si為30.32％；ca為0.49％；mg為0.04％。

36.(3)向上述濾液中加入雙氧水，調(diào)節(jié)溶液的ph值至2.5，反應(yīng)1小時后過濾，得到除雜后硝酸鋁溶液和鐵渣，將硝酸鋁溶液經(jīng)樹脂吸附鈣鎂雜質(zhì)，樹脂吸附鈧鎵，得到凈化后硝酸鋁溶液和鈧鎵等稀有金屬；

37.(4)將所述硝酸鋁溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到硝酸鋁晶體。硝酸鋁晶體的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.04％；al為6.73％；si為0.005％；na為0.15％。

38.(5)將上述硝酸鋁晶體繼續(xù)蒸發(fā)濃縮至二水硝酸鋁溶液，熔解后后噴入分解爐內(nèi)分解，分解爐采用煤氣直接加熱，在600℃溫度下煅燒分解1min，分解氣體去制硝酸，新的硝酸的質(zhì)量百分濃度為20％，固體粉末高溫收塵、冷卻得到氧化鋁產(chǎn)品。氧化鋁的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.028％；al為49.49％；si為0.01％；na為0.30％。

39.(6)將磁化含鐵渣(含鐵15

?

40％)，在還原焙燒爐內(nèi)，進(jìn)行碳、氫還原，獲得磁性鐵粉，在通過磁選機(jī)磁選，獲得鐵精粉，含鐵53

?

61％，可作為煉鋼鐵材料使用。

40.實(shí)施例2

41.(1)將粉煤灰加水后經(jīng)球磨磨細(xì)至100目以下，得到礦漿，礦漿的質(zhì)量百分濃度為30％，礦漿浮選出碳得到粉煤灰尾礦漿，浮選選出的碳作為碳精礦用于制備精制碳粉，再經(jīng)磁選分離，得到非磁性物濾渣，磁選的磁場強(qiáng)度為8000gs，非磁性物濾渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為2.41％；al為22.64％；si為21.25％；ca為3.82％；mg為0.38％；ga為100g/t。

42.(2)將所述非磁性物濾渣進(jìn)行硝酸加壓浸出反應(yīng)，過濾得濾液和二氧化硅渣。所述硝酸加壓浸出條件包括：所述非磁性物濾渣與水的液固比為3:1，硝酸的質(zhì)量百分濃度為45％，硝酸的加入量為所述非磁性物濾渣中鋁的耗酸量理論值的1.5倍，浸出溫度為170℃，攪拌速率為300rpm，浸出時間為2h，加壓至壓強(qiáng)為2mp。二氧化硅渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為2.28％；al為4.92％；si為29.33％；ca為0.65％；mg為0.03％。

43.(3)向上述濾液中加入雙氧水，調(diào)節(jié)溶液的ph值至3，反應(yīng)3小時后過濾，得到除雜

后硝酸鋁溶液和鐵渣，將硝酸鋁溶液經(jīng)樹脂吸附鈣鎂雜質(zhì)，樹脂吸附鈧鎵，得到凈化后硝酸鋁溶液和鈧鎵等稀有金屬；

44.(4)將所述硝酸鋁溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到硝酸鋁晶體。硝酸鋁晶體的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.003％；al為6.91％；si為0.012％；na為0.23％。

45.(5)將上述硝酸鋁晶體繼續(xù)蒸發(fā)濃縮至二水硝酸鋁溶液，熔解后噴入分解爐內(nèi)分解，分解爐采用煤氣直接加熱，在800℃溫度下煅燒分解2min，分解氣體去制硝酸，新的硝酸的質(zhì)量百分濃度為35％，固體粉末高溫收塵、冷卻得到氧化鋁產(chǎn)品。氧化鋁的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.0071％；al為52.85％；si為0.02％；na為0.31％。

46.實(shí)施例3

47.(1)將粉煤灰加水后經(jīng)球磨磨細(xì)至100目以下，得到礦漿，礦漿浮選出碳得到粉煤灰尾礦漿，礦漿的質(zhì)量百分濃度為45％，再經(jīng)磁選分離，得到非磁性物濾渣，磁選的磁場強(qiáng)度為12000gs，非磁性物濾渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為2.11％；al為25.17％；si為18.55％；ca為3.59％；mg為0.32％；ga為135g/t。

48.(2)將所述非磁性物濾渣進(jìn)行硝酸加壓浸出反應(yīng)，過濾得濾液和二氧化硅渣。所述硝酸加壓浸出條件包括：所述非磁性物濾渣與水的液固比為5:1，硝酸的質(zhì)量百分濃度為60％，硝酸的加入量為所述非磁性物濾渣中鋁的耗酸量理論值的1.8倍，浸出溫度為190℃，攪拌速率為500rpm，浸出時間為3h。二氧化硅渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為2.28％；al為2.08％；si為35.41％；ca為0.35％；mg為0.03％。

49.(3)向上述濾液中加入雙氧水，調(diào)節(jié)溶液的ph值至3.5，反應(yīng)4小時后過濾，得到除雜后硝酸鋁溶液和鐵渣，將硝酸鋁溶液經(jīng)樹脂吸附鈣鎂雜質(zhì)，樹脂吸附鈧鎵，得到凈化后硝酸鋁溶液和鈧鎵等稀有金屬；

50.(4)將所述硝酸鋁溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到硝酸鋁晶體。硝酸鋁晶體的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.0004％；al為7.06％；si為0％；na為0.0015％。

51.(5)將上述硝酸鋁晶體繼續(xù)蒸發(fā)濃縮至二水硝酸鋁溶液，熔解后噴入分解爐內(nèi)分解，分解爐采用煤氣直接加熱，在1100℃溫度下煅燒分解3min，分解氣體去制硝酸，新的硝酸的質(zhì)量百分濃度為60％，固體粉末高溫收塵、冷卻得到氧化鋁產(chǎn)品。氧化鋁的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：fe為0.0071％；al為52.85％；si為0％；na為0.025％。

52.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將粉煤灰加水后磨細(xì)，得到礦漿，將所述礦漿泵入浮選機(jī)，將粉煤灰中的碳以浮選的方式選出，得到粉煤灰尾礦漿；(2)將上述粉煤灰尾礦漿經(jīng)磁選分離，得到非磁性物濾渣和含鐵渣；(3)向上述非磁性物濾渣中加水漿化，再加入硝酸充分?jǐn)嚢韬蟮玫交旌衔锪希?4)將上述混合物料加入反應(yīng)釜中，進(jìn)行加壓浸出反應(yīng)，待充分反應(yīng)后過濾，得到濾液和二氧化硅渣；(5)向上述濾液中加入雙氧水，調(diào)節(jié)溶液的ph值至2.5

?

3.5，充分反應(yīng)后過濾，得到除雜后硝酸鋁溶液和鐵渣，將所述硝酸鋁溶液經(jīng)樹脂吸附除去鈣、鎂雜質(zhì)，再經(jīng)樹脂吸附鈧、鎵、鍺，得到凈化后的硝酸鋁溶液和鈧、鎵、鍺稀有金屬；(6)將上述凈化后的硝酸鋁溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到硝酸鋁晶體；(7)將上述硝酸鋁晶體熔解后泵入循環(huán)氣態(tài)分解爐內(nèi)，與高溫循環(huán)氣體接觸，進(jìn)行分解，得到氧化鋁和氮氧化物氣體；(8)將部分上述氮氧化物氣體引入硝酸吸收裝置，經(jīng)吸收后得到新的硝酸，返回步驟(3)回用。2.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(1)中所述粉煤灰經(jīng)球磨磨細(xì)至100目以下，所述礦漿的質(zhì)量百分濃度為15

?

45％。3.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)中所述非磁性物濾渣的化學(xué)元素組成的質(zhì)量百分含量包括：fe為1.5

?

3％；al為16

?

30％；si為18

?

25％；ca為2

?

8％；mg為0.2

?

0.8％；ga為50

?

200g/t。4.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)中所述磁選的磁場強(qiáng)度為3000

?

12000gs；所述含鐵渣經(jīng)進(jìn)一步洗滌并于550

?

600℃下還原焙燒后作為鐵精粉出售。5.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(3)中所述非磁性物濾渣和水的液固比為2

?

5:1，所述硝酸的質(zhì)量百分濃度為20

?

60％，硝酸的加入量為所述非磁性物濾渣中鋁的耗酸量理論值的1.1

?

1.8倍。6.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(4)中所述浸出反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120

?

190℃，反應(yīng)壓強(qiáng)為0.2

?

2.5mp，反應(yīng)時間為1

?

3h，攪拌速率為50

?

500rpm。7.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(5)中加入雙氧水后反應(yīng)的時間為1

?

4h。8.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(6)中所述蒸發(fā)濃縮的溫度為60

?

150℃。9.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(7)中硝酸鋁晶體的熔解溫度為100

?

150℃，所述高溫循環(huán)氣體的溫度為600

?

1100℃，所述分解時間為1

?

3min。10.如權(quán)利要求1所述的粉煤灰綜合利用生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(8)中將體積分?jǐn)?shù)為10％的氮氧化物氣體引入硝酸吸收裝置，所述新的硝酸的質(zhì)量百分濃度為20

?

60％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種粉煤灰綜合利用的方法，屬于粉煤灰資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先將粉煤灰加水磨細(xì)得到礦漿，再通過浮選分離出碳，得到粉煤灰尾礦漿；尾礦漿經(jīng)磁選分離，得到含大量鐵的磁性物料鐵精礦，非磁性物料再采用硝酸浸出工藝處理；浸出液在酸性條件下加雙氧水氧化二價鐵，生成Fe(OH)3沉淀析出，過濾后濾液通過萃取工藝提取鈧、鎵、鍺、鎵稀有金屬；凈化后的硝酸鋁溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮得到硝酸鋁結(jié)晶，煅燒后即得到氧化鋁，煅燒產(chǎn)生的氮氧化物氣體經(jīng)硝酸吸收裝置再生硝酸返回浸出回用。該方法中酸無需用于大量鐵的浸出，具有酸耗低，浸出液雜質(zhì)含量低，除雜成本低，浸出劑硝酸可再生循環(huán)回用，對設(shè)備要求低，工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王成彥 趙林 但勇 馬保中 陳永強(qiáng) 趙澎 金長浩 高波 鄧婉琴 趙頂

受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川順應(yīng)動力電池材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.26

技術(shù)公布日：2021/11/2