CN104445312B - 一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法。将煤矸石与粉煤灰按一定比例混合后，与适量硫酸拌匀熟化，然后还原焙烧，焙烧产出的含硫烟气收集制取硫酸，实现硫酸的再生循环。将还原焙砂用含氢氧化钠的溶液进行浸出铝，碱浸矿浆固液分离后得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，种分母液或碳分母液苛化处理后循环使用。本发明的方法利用煤矸石中的炭做酸解步骤硫酸铝原位脱水、热解再生硫酸的还原剂和热源，在提取氧化铝的同时，实现矸石中炭资源的综合利用，综合了煤矸石或粉煤灰酸法与碱法提取氧化铝的优点，废弃物产出很少，氧化铝产品质量好，回收率高，能耗低，设备腐蚀小，易于实现大规模工业化。

Description

一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法

技术领域

本发明属于煤系固体废物的综合利用，具体是涉及一种从粉煤灰和煤矸石中提取氧化铝的方法，尤其是粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法。

背景技术

中国是煤炭生产和消费大国，煤炭产量及消费均已达到37亿吨左右，在煤炭生产和消费过程中产生大量的煤矸石、粉煤灰等煤系固体废物。

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含炭量较低的黑灰色岩石，一般每采1t原煤排矸石0.2t左右，其中掘进矸石占原煤产量的10％左右，选煤矸石占入选原煤量的12％-18％。煤矸石中主要矿物包括高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，微量稀有元素(镓、钒等)，其中氧化铝含量可高达30％-40％，SiO₂含量50％-65％，另含有20-30％左右的碳。目前除少量高碳煤矸石用于矸石发电和生产建材，大部分矸石长期堆存。

粉煤灰是发电厂与各种燃煤锅炉排放的一种固体废弃物，因原煤灰含量的不同，粉煤灰产量一般占原煤质量的15％-40％。粉煤灰的主要矿物成分是玻璃相、石英、莫来石、磁铁矿、赤铁矿、未燃烧的炭等，产出的粉煤灰除少部分用于水泥建材生产原料而得到部分利用外，大部分堆存。我国粉煤灰富含铝，氧化铝平均含量27％，华东、华北地区粉煤灰的氧化铝含量普遍超过30％，部分地区的粉煤灰中铝含量更是高达40-60％，是一种十分重要的潜在铝土矿接替资源。

由于缺少经济合理的大规模消纳方式，目前煤系固废主要是堆存，不仅占用大量土地资源，而且严重环境污染。由于矸石、粉煤灰中含有大量的铝、稀有稀散金属等，进行粉煤灰、矸石的高值化综合利用对于解决煤系固废的环境问题具有重要作用。根据粉煤灰和矸石的组成不同，可以用来制取白炭黑、氧化铝、铁矿粉、镓、锗等产品，形成新的循环经济产业链，其中最重要的产品是氧化铝。

由于粉煤灰、矸石等煤系固废中的铝硅比很低，且无法选矿富集，传统处理铝土矿的氧化铝生产工艺难以移植来处理煤系固废，需要研究开发适合煤系固废铝资源特点的工艺技术，目前国内外研究开发的煤系固废提取氧化铝方法大致分为碱法和酸法两大类。

碱法包括直接烧结法和预脱硅—烧结法等。直接烧结法类似于铝土矿烧结法生产氧化铝工艺，包括烧结、熟料自粉化、浸出、碳分、锻烧等主要工序，如CN1644506A公开的利用粉煤灰和石灰石联合生产氧化铝和水泥的方法，将粉煤灰与石灰石粉按一定比例混合磨矿后干法烧结，然后用碱溶出熟料提取氧化铝，浸出渣用于生产水泥。由于粉煤灰含硅高，直接烧结需要配入大量石灰石粉，粉煤灰与石灰石粉质量配比达30:70。由于直接烧结法大量添加石灰或石灰石粉，浸出时会产生大量硅钙渣，每生产1吨氧化铝要产生8-10吨左右的硅钙渣，如果周边没有足够的建材市场消纳能力，势必会造成新的、堆放量更大且为强碱性的废弃物排放，形成更加难处理的固废环境问题，同时由于高温烧结的物料量大，导致烧结能耗高。

对粉煤灰或煤矸石进行碱浸预脱硅处理可以减少烧结物料量，从而降低烧结能耗和减少浸出渣量，同时预脱硅得到的含硅溶液可以生产白炭黑、硅灰石等高值硅产品。如CN101284668A公开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，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液在高压反应釜内进行加压浸出，使部分硅溶出，含硅浸出液用于生产白炭黑，预脱硅后的粉煤灰与石灰石粉、碳酸钠溶液混合后烧结，然后浸出铝。为了进一步提高预脱硅的硅脱除率，CN100491247C公开的一种利用粉煤灰生产二氧化硅和氧化铝的方法，在用氢氧化钠溶液浸出预脱硅前对粉煤灰进行预焙烧，或用硫酸或氢氧化钠溶液进行浸泡，以便提高粉煤灰中硅的溶出活性，从而提高硅的预脱除率。CN101941725B公开的一种从煤矸石中提取氧化铝联产活性硅酸钙的方法，其过程主要包括：煤矸石粉碎后焙烧活化；煤矸石熟料进行碱溶预脱硅，得到脱硅煤矸石和硅酸钠溶液；脱硅煤矸石中加入石灰石和碳酸钠溶液球磨制成生料浆进行烧结；烧成熟料用水溶出，得到铝酸钠粗液和硅钙渣，硅钙渣经处理后作为水泥原料；铝酸钠粗液经净化、碳分、煅烧等工序生产氧化铝；由硅酸钠溶液苛化生产活性硅酸钙微粉。采用预脱硅技术可以提高煤系固废的铝硅比，但与高硅铝土矿比，仍然含硅高，后续烧结量大，能耗高。虽然可产出大量活性硅酸钙副产品，但由于副产活性硅酸钙的成本高、产量大，对于大规模的煤系固废资源综合利用，副产品的市场销售与竞争压力非常大。

酸法处理煤系固废由于不需要添加造渣剂，提取氧化铝后的残渣量少，符合减量化综合利用工业固废的要求，且可以获得较高的氧化铝回收率。酸法主要包括硫酸法和盐酸法，通常是将一定浓度的硫酸或盐酸与煤矸石粉或粉煤灰在加热条件搅拌浸出，所得溶液加碱反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得氢氧化铝。由于煤系固废中氧化铝的活性差，一般酸浸的氧化铝提取率较低，需要采用焙烧活化、浓酸浸出、添加助溶剂等强化措施。

CN1792802A公开的一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，其工艺过程是将研磨至200～400目的粉煤灰，先在300～760℃下焙烧活化1～1.5h，然后于160～300℃下用60～98％浓度的硫酸浸出，浸出好的矿浆过滤以分离余酸，余酸返回浸出循环，再用水从滤渣中浸出铝，然后经浓缩结晶、干燥脱水、焙解，得到γ-Al₂O₃，采用该方法，铝的浸出回收率可达85％，但该方法工艺复杂，不仅需要预焙烧活化，而且浸出在高温浓酸的条件下进行，能耗高，大量酸在***内进行无效循环，浸出、过滤、物料输送设备的材质难解决，操作困难。CN1923695A公开的一种由粉煤灰制取氧化铝的方法，先将粉煤灰细磨并于200-760℃焙烧活化，再与适量浓硫酸拌合均匀后在200-400℃下烧成，然后水浸提取氧化铝，同样可以获得较高的铝浸出率。CN100413981C公开了一种从高硅含铝矿物原料中酸法提取铝的方法，将粉煤灰与浓硫酸混合后进行焙烧，然后经水浸、浓缩结晶、煅烧生产氧化铝。

CN101811711A公开了一种采用盐酸浸出由粉煤灰中提取氧化铝的方法，其过程是将粉煤灰与盐酸混合后于140-160℃下浸出铝，然后固液分离、浓缩结晶、氯化铝煅烧得到活性初氧化铝，由初氧化铝经拜耳法处理生产氧化铝。CN101234774B公开的一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的方法，则通过焙烧对煤矸石进行活化处理，采用粉碎、低温煅烧、盐酸浸取、过滤、提纯、分步热解制得氧化铝。为了直接得到合格的氧化铝，CN103803617A公开的一种粉煤灰酸法生产氧化铝的方法中，对粉煤灰进行了磁选预脱铁，并对盐酸浸出获得的浸出液采用树脂吸附除杂，从而在结晶时析出较纯的氯化铝结晶，氯化铝结晶煅烧直接获得合格的氧化铝产品，从而缩短了氧化铝生产流程。

酸法处理氧化铝由于不需要添加造渣剂，提取氧化铝后的残渣量少，符合减量化综合利用工业固废的要求，且可以获得较高的氧化铝回收率。但由于酸法处理产出的浸出液需要浓缩结晶，且得到铝中间产物含结晶水较高，后续脱水能耗高，导致酸法氧化铝的总能耗高。同时由于酸法处理的浸出选择性差，铁、钙、镁、钛等杂质大量溶出，浓缩结晶产出的铝盐纯度不高，后续需进一步拜耳法处理，虽然采用粉煤灰原灰磁选预脱铁和酸浸液化学净化可以提高产品纯度，但成本高。

除上述碱法、酸法外，还有硫酸铵焙烧法、氟化助剂浸出法等。如CN102344155A公开的利用粉煤灰制备氧化铝的方法，用硫酸铵与粉煤灰混合后焙烧，烧成料经水浸、氨中和沉淀氢氧化铝，沉铝后液浓缩结晶硫酸铵返回焙烧循环使用，实现了氨的循环。虽然与酸法相比，硫酸铵焙烧法的浸出选择性有提高，但要获得合格的氧化铝产品仍需要增加深度净化工序，且生产过程氨的环保问题有待解决。CN103754912A公开的一种利用煤矸石制取氧化铝的方法，通过煤矸石和氢氟酸、50-90％的硫酸反应固化，然后水浸提取氧化铝。CN1903727A公开的煤矸石生态化利用联产氧化铝/白炭黑/低灰碳的方法，则采用煤矸石与8-12mol/L的硫酸混合，同时采用氟化物为助溶剂进行硫酸浸出铝。采用助溶剂酸浸，虽然可以减少焙烧活化工序，节约氧化铝提取的能耗，但含氟助溶剂的加入不仅会导致水、气、渣的环境污染问题，而且对设备腐蚀严重，此外，同样存在酸法氧化铝产品质量差的问题。

综上，碱法工艺虽然氧化铝产品质量好，且与传统的铝土矿生产氧化铝工艺接近，易于工艺实现，但副产硅产品的销售、烧结过程的高耗能、及最终硅钙渣排放量大等问题严重制约了碱法工业应用。酸法工艺虽然实现了减量化利用煤系固废，但传统酸法的铝盐结晶与脱水能耗高、铝产品质量差。此外，无论酸法还是碱法，都要对煤矸石焙烧脱碳，使矸石中的炭资源浪费。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有粉煤灰、煤矸石中提取氧化铝技术的不足，提供一种通过粉煤灰与煤矸石协同处理，采用酸碱联合法从粉煤灰和煤矸石中提取氧化铝的方法，目的是通过酸碱联合工艺，解决煤矸石、粉煤灰酸法处理工艺中铝盐浓缩结晶与热解能耗高、氧化铝产品纯度低的问题，同时避开粉煤灰碱法处理烧结物料量大、能耗高、浸出渣量大等缺陷；通过粉煤灰与煤矸石的协同处理，充分利用煤矸石中的炭做酸解步骤硫酸铝原位脱水、热解再生硫酸的还原剂和热源，在提取氧化铝的同时，实现矸石中炭资源的综合利用。

为实现上述发明目的，本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法包括下述步骤：

(1)配料：将煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:1-1:10进行配料得到混合料，混合料中的炭含量控制在3-20％；

(2)硫酸熟化：将上述步骤(1)得到的混合料与浓硫酸按一定比例混合均匀后进行熟化，得到硫酸熟化料；

(3)还原焙烧：将上述步骤(2)得到的硫酸熟化料在还原气氛下进行还原焙烧脱硫，得到焙砂和含硫烟气，含硫烟气收集后制酸返回步骤(2)循环使用；

(4)焙砂碱浸：将上述步骤(3)得到的焙砂用含氢氧化钠的溶液进行碱浸，浸出完成后液固分离，得到铝酸钠溶液和富硅渣；

(5)制备氧化铝：将上述步骤(4)所得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，然后固液分离，得到氢氧化铝和母液，母液返回步骤(4)循环使用，氢氧化铝经煅烧生产氧化铝。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(1)中所述煤煤矸石粉碎粒度为100～200目。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(2)中硫酸熟化中，硫酸加入量为所述煤矸石粉与粉煤灰混合料质量的1-2.5倍，优选1.1-1.5倍，硫酸的浓度≥85％。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(2)中硫酸熟化，其熟化温度100-400℃，优选200-300℃，熟化时间1-24h，优选1-4h。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(3)中还原焙烧温度500-900℃，优选650-800℃，还原焙烧时间0.1-60min，优选0.1-15min。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(3)中所述的还原焙烧为快速流态化焙烧，焙烧炉为循环流态化焙烧炉、气态悬浮焙烧炉或流态闪速焙烧炉中的一种。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(4)所述的碱浸为常压碱浸、加压碱浸或拜耳法溶出中的一种。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(4)所述的碱浸，其碱浸条件为：溶出温度80-250℃，碱浓度30-220g/L，浸出时间20-80min，配料分子比α_k0.8-2.0，石灰添加量0-15％。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(5)所述的制备氧化铝当采用碳分制备氧化铝时，母液经过苛化处理后循环。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于其步骤(5)所述的母液，当母液中含有镓时，定期抽出部分母液采用碳化沉淀、离子交换或溶剂萃取法回收镓。

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，所述的硫酸化熟化，是利用浓硫酸的高温反应活性，与煤矸石粉与粉煤灰混合料中的含铝矿物发生反应，生成硫酸铝物相，煤矸石中高岭石矿物、粉煤灰中莫来石矿物分别发生反应如式(1)和(2)，从而破坏煤矸石、粉煤灰中的矿物结构，使铝矿物与硅矿物解离。

2Al₂O₃.4SiO₂.4H₂O+6H₂SO₄＝2Al₂(SO₄)₃+8SiO₂+10H₂O(1)

3Al₂O₃·2SiO₂+6H₂SO₄＝3Al₂(SO₄)₃+2SiO₂+9H₂O(2)

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，所述的还原焙烧，是将煤矸石与粉煤灰的混合料经硫酸熟化后得到的硫酸熟化料进行焙烧，利用煤矸石中所含的炭作为还原剂进行还原焙烧脱硫，从而实现硫酸铝原位脱水、热解再生硫酸，避免了传统酸法工艺中高耗能的浓缩结晶硫酸铝和结晶硫酸铝脱水与焙烧分解作业，同时，因采用高温快速焙烧，在保证焙砂中氧化铝的浸出活性同时，降低氧化硅的溶出活性，还原焙烧的反应如式(3)。

2Al₂(SO₄)₃+3C＝2Al₂O₃+6SO_2(g)+3CO_2(g)(3)

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法所述的焙砂碱浸，因所述还原焙烧得到的焙砂中氧化铝浸出活性好，可以在较低温度和碱度条件下浸出，在保证较高的铝浸出率前提下，可以进一步降低硅的溶出。焙砂碱浸反应如下式(4)。

Al₂O₃+3H₂O+2NaOH＝2NaAl(OH)₄(4)

本发明的一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，利用浓硫酸高温反应强化了粉煤灰和煤矸石中莫来石、高岭石等含铝硅酸盐的分解，与传统酸法不同，不直接进行硫酸铝的浸出，而是利用煤矸石中炭做还原剂，实现硫酸熟化料的脱硫分解，并保证氧化铝的活性，脱硫产生的烟气通过制酸实现主要试剂硫酸的再生。同时脱硫焙砂中氧化铝具有活性，可以实现低温低碱拜耳法溶出，进行常规氧化铝产品制备。

解决了传统酸法处理煤矸石或粉煤灰原料中因浸出选择性差，溶液净化困难的难题，无需传统硫酸法中的浓缩结晶硫酸铝、硫酸铝脱水等高耗能过程。与传统碱法处理煤矸石或粉煤灰工艺相比，避免了高耗能的烧结工序，无需添加石灰石粉、石灰等造渣剂，浸出渣量大幅减少。同时实现了煤矸石中炭资源的利用。

附图说明

附图为本发明的方法的原则流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步说明。

将粉碎至100～200目的煤矸石与粉煤灰按质量比1:1-1:10进行配料得到混合料，控制混合料中的炭含量在3-20％，然后将所得混合料硫酸混合，硫酸加入量为所述煤矸石与粉煤灰混合料质量的1-2.5倍，优选1.1-1.5倍，硫酸的浓度≥85％，熟化温度100-400℃，熟化时间1-24h。

然后将硫酸熟化料进行焙烧，利用混合料中的炭做还原剂进行还原焙烧，焙烧温度500-900℃，焙烧时间0.1-60min。还原焙烧产出的含硫烟气收集制取硫酸，实现硫酸的再生循环利用。

将还原焙砂用含氢氧化钠的溶液进行浸出，碱浸温度80-250℃，碱浓度30-220g/L，浸出时间20-80min，配料分子比α_k0.8-2.0，石灰添加量0-15％。碱浸矿浆固液分离后得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，种分母液或碳分母液苛化处理后循环使用。低温低碱拜耳法的溶出渣可以直接作为建筑制品的硅质原料。

以下用非限定性实施例对本发明的方法作进一步的说明，以有助于理解本发明的内容及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。

实施例1

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:1混合，得到含炭15％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.6倍，使用的硫酸浓度为90％，混合均匀后，在熟化温度200℃，熟化时间2h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料在750℃、还原气氛下进行快速还原焙烧，焙烧时间5min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度100℃，碱浓度50g/L，配料分子比α_k0.9，时间60min。此时，铝的实际溶出率87％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品，种分母液返回焙砂溶出。

实施例2

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:2混合，得到含炭约7％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的2倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度250℃，熟化时间24h条件下得到硫酸熟化料。利用混合料中自身所带的炭为还原剂，硫酸熟化料在流态化焙烧炉中于850℃进行快速还原焙烧，焙烧时间2min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度120℃，碱浓度160g/L，配料分子比α_k1.8，时间30min，石灰添加量8％。此时，铝的实际溶出率在90％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品，种分母液返回配料溶出新矿。

实施例3

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:3混合，得到含炭5％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.2倍，使用的硫酸浓度为90％，混合均匀后，在熟化温度150℃，熟化时间2h条件下得到硫酸熟化料。利用混合料中自身所带的炭为还原剂，硫酸熟化料在温度600℃进行快速还原焙烧，焙烧时间15min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度100℃，碱浓度200g/L，配料分子比α_k1.9，时间60min，石灰添加量3％。此时，铝的实际溶出率在78％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品。

实施例4

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:2混合，得到含炭约7％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的2倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度250℃，熟化时间8h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料在温度800℃进行快速还原焙烧，焙烧时间10min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度90℃，碱浓度70g/L，配料分子比α_k1.2，时间40min，石灰添加量2％。此时，铝的实际溶出率在91％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品，种分母液返回配料溶出新矿。

实施例5

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:2混合，得到含炭约7％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.8倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度350℃，熟化时间4h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料采用流态化焙烧炉中，在温度750℃进行快速还原焙烧，焙烧时间1min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度150℃，碱浓度50g/L，配料分子比α_k0.9，时间60min，石灰添加量0％。此时，铝的实际溶出率在90％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品，种分母液返回配料溶出新矿。

实施例6

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:2混合，得到含炭约7％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.8倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度320℃，熟化时间4h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料在温度750℃进行快速还原焙烧，焙烧时间10min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度95℃，碱浓度100g/L，配料分子比α_k1.0，时间80min，石灰添加量1％。此时，铝的实际溶出率在89％。

实施例7

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:1混合，得到含炭15％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.8倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度230℃，熟化时间12h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料在温度650℃进行快速还原焙烧，焙烧时间7min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度90℃，碱浓度50g/L，配料分子比α_k1.4，时间120min，铝浸出率在92％。对溶出液进行碳分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品，碳分母液二次碳化沉淀富集镓，镓沉淀率85％。

实施例8

将粉碎至200目含炭20％的煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:1混合，得到含炭15％的混合料，将混合料与硫酸混合，硫酸加入量为所述混合料质量的1.8倍，使用的硫酸浓度为93％，混合均匀后，在熟化温度320℃，熟化时间4h条件下得到硫酸熟化料。硫酸熟化料在温度700℃进行快速还原焙烧，焙烧时间10min。

对还原焙砂进行低温低碱拜耳法溶出，溶出条件为：溶出温度95℃，碱浓度100g/L，配料分子比α_k1.0，时间80min，石灰添加量1％。此时，铝的实际溶出率在93％，对溶出液进行种分，得到氢氧化铝产品，煅烧后制备冶金级氧化铝产品。种分母液采用酰胺肟树脂吸附镓，镓吸附率85％。

Claims (10)

1.一种粉煤灰与煤矸石协同处理提取氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配料：将煤矸石粉与粉煤灰按质量比1:1-1:10进行配料得到混合料，混合料中的炭含量控制在3-20％；

(2)硫酸熟化：将上述步骤(1)得到的混合料与浓硫酸按一定比例混合均匀后进行熟化，硫酸加入量为所述煤矸石粉与粉煤灰混合料质量的1-2.5倍，熟化温度100-400℃，熟化时间1-24h，得到硫酸熟化料；

(3)还原焙烧：将上述步骤(2)得到的硫酸熟化料在还原气氛下进行还原焙烧脱硫，还原焙烧温度500-900℃，还原焙烧时间0.1-60min，得到焙砂和含硫烟气，含硫烟气收集后制酸返回步骤(2)循环使用；

(4)焙砂碱浸：将上述步骤(3)得到的焙砂用含氢氧化钠的溶液进行碱浸，浸出完成后液固分离，得到铝酸钠溶液和富硅渣；

(5)制备氧化铝：将上述步骤(4)所得到的铝酸钠溶液经种分或碳分制备氢氧化铝，然后固液分离，得到氢氧化铝和母液，母液返回步骤(4)循环使用，氢氧化铝经煅烧生产氧化铝。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(1)中所述煤矸石粉碎粒度为100～200目。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(2)中硫酸加入量为所述煤矸石粉与粉煤灰混合料质量的1.1-1.5倍，硫酸的浓度≥85％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(2)中熟化温度200-300℃，熟化时间1-4h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(3)中还原焙烧温度650-800℃，还原焙烧时间0.1-15min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(3)中所述的还原焙烧为快速流态化焙烧，焙烧炉为循环流态化焙烧炉、气态悬浮焙烧炉或流态闪速焙烧炉中的一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(4)所述的碱浸为常压碱浸、加压碱浸或拜耳法溶出中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(4)所述的碱浸，其碱浸条件为：溶出温度80-250℃，碱浓度30-220g/L，浸出时间20-80min，配料分子比α_k0.8-2.0，石灰添加量0-15％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(5)所述的制备氧化铝当采用碳分制备氧化铝时，母液经过苛化处理后循环。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤(5)所述的母液，当母液中含有镓时，定期抽出部分母液采用碳化沉淀、离子交换或溶剂萃取法回收镓。