一种低温活化粉煤灰的方法及其应用

摘要

本发明涉及一种低温活化粉煤灰的方法及其应用，粉煤灰经粉磨处理至粒度小于30微米，依据粉煤灰中Ca、Al含量和粉煤灰反应特性，适当增加钙含量，并在一定含水率条件下处理，可实现较低煅烧温度下活化粉煤灰，制备出反应活性高的适合氧化铝提取的粉煤灰熟料，再采用酸浸取。本发明的优点：配料不受粉煤灰中的Si含量影响，采用较低温度800～950℃和较短时间30～60分钟对粉煤灰处理，即可制得氧化铝酸浸取率超过75％的粉煤灰熟料。

权利要求

1.一种低温活化粉煤灰的方法，其特征在于，具体步骤为：(1)采用粉磨方式控制粉煤灰细度小于30微米；

(2)钙铝比例控制：依据粉煤灰自身的反应特性，通过增钙使粉煤灰混合样中Ca与Al的摩尔比0.5∶1～0.7∶1；

(3)含水率控制：依据粉煤灰反应特性，控制步骤(2)中混合料的质量百分比含水率在

5％～50％；

(4)干燥步骤(3)中的物料；

(5)低温煅烧：在800～950℃下对通过上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)制备的混合料煅烧30～60分钟后，急冷制得烧结熟料。

2.一种低温活化粉煤灰的方法在提取氧化铝中的应用，其特征在于，具体步骤为：(1)采用粉磨方式控制粉煤灰细度小于30微米；

(2)钙铝比例控制：依据粉煤灰自身的反应特性，通过增钙使粉煤灰混合样中Ca与Al的摩尔比0.5∶1～0.7∶1；

(3)含水率控制：依据粉煤灰反应特性，控制步骤(2)中混合料的质量百分比含水率在

5％～50％；

(4)干燥步骤(3)中的物料；

(5)低温煅烧：在800～950℃下对通过上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)制备的混合料煅烧30～60分钟后，急冷制得烧结熟料；

(6)铝元素浸取：通过步骤(5)制得的烧结熟料经稀盐酸或稀硫酸浸取，其中，稀盐酸浓度为0.4～0.7mol/l，稀硫酸浓度为0.2～0.7mol/l；浸取温度75～120℃，浸取时间

10～60分钟，得到氯化铝或硫酸铝。

说明书

一种低温活化粉煤灰的方法及其应用

【技术领域】

[0001] 本发明涉及粉煤灰技术领域，具体地说，是一种低温活化粉煤灰的方法及其在提取氧化铝中的应用。【背景技术】

[0002] 粉煤灰是煤炭燃烧产生的一种固体废弃物，占煤炭量的10～40％。目前我国火力发电厂和其它燃煤锅炉每年排放的粉煤灰高达3.3亿吨，主要应用于建材生产、建筑工程、筑路、肥料生产、改良土壤和回填等。由于市场需求饱和以及粉煤灰活性等原因，我国粉煤灰每年均有1亿吨的积存，截止2008年，我国粉煤灰累计堆积超过27亿吨。

[0003] 我国氧化铝工业近年来发展迅速，2006年产量跃居世界第一位，2008年产量占世界总产量的27.36％。氧化铝目前主要由铝土富矿通过拜耳法生产，然而我国铝土矿资源仅占世界总储量的3.12％，且大部分品位较低，因此我国目前主要通过大量进口铝土矿来维持氧化铝工业的发展，铝土矿进口量从2004年的88万吨迅猛增长到2008年的2579万吨。寻找铝土矿的替代资源在我国势在必行。我国粉煤灰氧化铝含量平均为27％，部分地区高达40～60％，是十分重要的铝资源。开发粉煤灰制备氧化铝技术，不仅能够有效解决粉煤灰的占用耕地和环境污染问题，也能够解决我国氧化铝生产原料匮乏的困境，具有极大的环境和经济意义。

[0004] 利用粉煤灰作为铝资源制备氧化铝的工艺主要分为酸法和碱法，是将活化后的粉煤灰与酸或碱反应生成铝盐，然后经提纯分离、干燥、高温分解等步骤制得氧化铝。相关的发明专利和专利申请为：内蒙古蒙西高新技术集团有限公司发明的一种利用粉煤灰制备氧化铝联产水泥熟料的方法(专利号ZL03131079.6)和利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法(专利申请号200410090949.1)，朔州市人民政府发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法(专利申请号200510048274.9)，李禹发明的粉煤灰中提取氧化铝同时联产白炭黑的方法(专利申请号200610012780.7)，平朔煤炭工业公司发明的一种由粉煤灰制取氧化铝的方法(专利申请号200610048295.5)和一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法(专利申请号200710062534.7)以及一种利用粉煤灰生产二氧化硅和氧化铝的方法200710061662.X)，中国铝业股份有限公司发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法(专利申请号200710118679.4)，长安大学发明的一种从高铝粉煤灰提取氧化铝及其废渣生产水泥的方法(专利申请号200710017304.9)和从粉煤灰中提取氧化铝及利用废渣生产水泥的方法(专利申请号200710017453.5)，中国地质大学(北京)发明的利用高铝粉煤灰制取氧化铝和白炭黑清洁生产工艺(专利申请号200710087028.3)，浙江大学发明的一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法(专利申请号200710068433.0)，清华大学发明的一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法(专利申请号200710065366.7)，沈阳铝镁设计研究院发明的一种利用粉煤灰制备氧化铝的方法(专利申请号200710012997.2)，内蒙古联合工业有限公司发明的新型粉煤灰提取氧化铝工艺(专利申请号200710110423.9)，张克嶷发明的利用电石渣或氰氨渣从粉煤灰中提取氧化铝联产水泥的方法(专利申请号200610092056.X)，淮南发电总厂发明的从粉煤灰提氧化铝同时生成β-C 2S胶凝材料法(专利号ZL87101461.0)，潘爱芳发明的从粉煤灰中提取高纯氧化铝及硅胶的方法(专利申请号200810017869.1)，贵州大学发明的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法(专利申请号200810302421.4)，北京世纪地和科技有限公司发明的一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法(专利申请号200810115355.X)，天津大学发明的从粉煤灰中提取高纯超细氧化铝的方法(专利申请号200710150915.0)。

[0005] 利用粉煤灰提取氧化铝的关键步骤是活化粉煤灰，但目前的工艺在粉煤灰活化过程中，普遍存在煅烧温度高，煅烧时间长，助剂掺量大等高能耗、高成本问题，而且由于助剂掺量大，废渣量也相应庞大，二次污染严重。因此，制约了工业化大规模应用。【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温活化粉煤灰的方法及其应用；克服了现有技术煅烧温度高和煅烧时间长的问题，降低了能耗，既有环境效应又有经济意义，为实现粉煤灰低能耗提取氧化铝提供了方法。

[0007] 本发明的构思为：粉煤灰经粉磨处理至粒度小于30微米，依据粉煤灰中Ca、Al含量和反应特性，适当增加钙含量，并在一定含水率条件下处理，采用低温煅烧，即可制得合格的粉煤灰制备氧化铝的烧结熟料，再采用酸浸取。

[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0009] 一种低温活化粉煤灰的方法，其具体步骤为：

[0010] (1)采用粉磨方式控制粉煤灰细度小于30微米；

[0011] (2)钙铝比例控制：依据粉煤灰自身的反应特性，通过增钙使粉煤灰混合样中Ca与Al的摩尔比0.5∶1～0.7∶1；

[0012] (3)含水率控制：依据粉煤灰反应特性，控制步骤(2)中混合料的质量百分比含水率在5％～50％；

[0013] (4)干燥步骤(3)中的物料；

[0014] (5)低温煅烧：在800～950℃下对通过上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)制备的混合料煅烧30～60分钟后，急冷制得烧结熟料。

[0015] 本发明的另外一个目的是提供一种低温活化粉煤灰的方法在提取氧化铝中的应用，具体步骤为：

[0016] (1)采用粉磨方式控制粉煤灰细度小于30微米；

[0017] (2)钙铝比例控制：依据粉煤灰自身的反应特性，通过增钙使粉煤灰混合样中Ca与Al的摩尔比0.5∶1～0.7∶1；

[0018] (3)含水率控制：依据粉煤灰反应特性，控制步骤(2)中混合料的质量百分比含水率在5％～50％；

[0019] (4)干燥步骤(3)中的物料；

[0020] (5)低温煅烧：在800～950℃下对通过上述步骤(1)、(2)、(3)、(4)制备的混合料煅烧30～60分钟后，急冷制得烧结熟料；

[0021] (6)铝元素浸取：通过步骤(5)制得的烧结熟料经稀盐酸或稀硫酸浸取，其中，稀盐酸浓度为0.4～0.7mol/l，稀硫酸浓度为0.2～0.7mol/l；浸取温度75～120℃，浸取