CN109336154A - 一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，属于粉煤灰综合利用技术领域，可解决目前粉煤灰制备硫酸铝工艺加热加压酸浸过程和蒸发浓缩过程存在能耗高、成本高、工艺复杂等问题，包括如下步骤：（1）粉煤灰经机械研磨后进行磁选除铁，得到除铁粉煤灰；（2）粉煤灰自热自压酸浸；（3）固液分离；（4）浸出液调节及自热蒸发浓缩；（5）冷却结晶及粉碎，即可得到结晶硫酸铝晶体。本发明在整个工艺过程中尤其是粉煤灰硫酸酸浸及硫酸铝浸出液蒸发浓缩过程靠硫酸稀释放热和反应放热进行，不需要外源加热，能耗低、成本低，且工艺过程简单，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于粉煤灰综合利用技术领域，具体涉及一种以粉煤灰为原料，短流程低成本制备结晶硫酸铝的方法。
背景技术
目前，粉煤灰主要用于建材、建筑等领域，附加值低，经济效益不明显。从粉煤灰的组成来看，氧化铝+氧化硅的含量占到80%以上，尤其在我国晋北、蒙西等地区的粉煤灰中氧化铝含量达到50%以上，极具提取价值。近年来，从高铝粉煤灰中提取氧化铝、结晶氯化铝、结晶硫酸铝等产品成为粉煤灰高值化利用的重要方向之一，不但能够缓解我国铝土矿资源缺乏的趋势，还能减轻粉煤灰对环境的污染，最重要将粉煤灰变废为宝，实现了综合利用，具有广阔的应用前景。
硫酸铝应用范围极其广泛，主要用于饮用水、工业污水废水的净化，还是无碱水泥速凝剂的主要原料。目前以粉煤灰为原料制备结晶硫酸铝的方法主要是粉煤灰通过硫酸加热加压酸浸-蒸发浓缩-冷却结晶最终得到结晶硫酸铝。CN200810011311.2公布了一种以粉煤灰为原料制备硫酸铝的方法，该方法采用硫酸加热加压浸出的方法浸出粉煤灰，生成碱式硫酸铝，然后固液分离后调节体系盐基度和pH值，经蒸发浓缩、冷却结晶后得到硫酸铝。在此基础上，CN201010601142、CN201010601181、CN201010601611联合公布了一种以粉煤灰制备低铁高纯硫酸铝及其综合利用的方法，该方法中粉煤灰经机械活化、浮选除碳、磁选除铁后，经硫酸加热加压浸出得到硫酸铝浸出液，浸出液经浓缩、有机醇醇化洗酸、除铁、脱水烘干后得到低铁高纯硫酸铝。从上述几项专利提到的工艺中可以看出，粉煤灰加热加压浸出过程温度分别达到120~230℃和200~240℃，不仅需要通过外源加热，能耗高，而且对于设备的要求也高；另外，上述专利中得到硫酸铝浸出液都需要经过蒸发浓缩来调节浓度，同样存在能耗高、成本高的问题。因此，开发一种以粉煤灰为原料且反应体系温和制备结晶硫酸铝的方法对于粉煤灰高值化综合利用具有重要的意义。
发明内容
本发明针对目前粉煤灰制备硫酸铝工艺加热加压酸浸过程和蒸发浓缩过程存在能耗高、成本高、工艺复杂等问题，提出以循环流化床粉煤灰为原料，通过硫酸稀释放热浸出粉煤灰中的铝得到硫酸铝溶液，硫酸铝溶液通过添加氢氧化铝调节酸度同时通过反应放热进一步浓缩溶液，最后经冷却结晶制备得到结晶硫酸铝，本发明整个过程不需要外源加热，能耗低、成本低，且工艺过程简单，便于推广应用。
本发明采用如下技术方案：
一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，包括如下步骤：
第一步，磁选除铁：将粉煤灰机械研磨后，进行磁选除铁，得到除铁的粉煤灰；
第二步，硫酸自热自压酸浸：将粉煤灰和水按比例均匀混合，将浓硫酸按比例向混合物中分批加入，进行酸浸反应，得到混合溶液；
第三步，固液分离：酸浸反应完全后，向混合溶液中按比例加入温度大于80℃的水，趁热进行固液分离，得到硫酸铝浸出液和可作为水泥掺合料的浸出渣；
第四步，浸出液调节及自热蒸发浓缩：向硫酸铝浸出液中添加氢氧化铝至pH调节至1~4，同时得到通过利用反应放热进行蒸发浓缩的硫酸铝浓缩液；
第五步，冷却结晶：将硫酸铝浓缩液冷却结晶，得到结晶硫酸铝，粉碎后得到硫酸铝产品。
第一步中所述粉煤灰机械研磨后的粒径为100~400目。
第二步中所述硫酸自热自压酸浸在搪瓷玻璃反应釜内进行，粉煤灰和水的质量比为1:0.5~1:3，浓硫酸与粉煤灰的质量比为0.5:1~5:1，酸浸反应的温度为120~180℃，压力为0.1~0.6MPa，反应时间为1~8h。
进一步地，第二步中所述硫酸自热自压酸浸在搪瓷玻璃反应釜内进行，粉煤灰和水的质量比为1:0.6~1:1.5，浓硫酸与粉煤灰的质量比为1:1~3:1，酸浸反应的温度为130~160℃，压力为0.2~0.4MPa。
第三步中所述固液分离的方法包括自热沉降分离、板框压滤分离、真空抽滤和离心分离中的任意一种。
第三步中添加水的质量与粉煤灰的质量比为1.25:1~2:1。
进一步地，第四步中所述向硫酸铝浸出液中添加氢氧化铝至pH调节至2~3。
第五步中所述冷却结晶的温度＜40℃。
本发明的有益效果如下：
1. 本发明的整个工艺过程中尤其是粉煤灰硫酸酸浸及硫酸铝浸出液蒸发浓缩过程靠硫酸稀释放热和反应放热进行，不需要外源加热，能耗低、成本低，且工艺过程简单，便于推广应用。
2. 利用本发明的制备方法制备的结晶硫酸铝的纯度高达95.2%。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的解决硫酸铝的XRD图谱。
具体实施方式
下述实施例中所有循环流化床粉煤灰成分分析如下：
实施例1
（1）磁选除铁：将粉煤灰机械研磨到200目后，进行磁选除铁，得到除铁的粉煤灰。
（2）硫酸自热自压酸浸：在搪瓷玻璃反应器中将粉煤灰按照重量比为1:0.7与水进行混合配料，然后按照浓硫酸与粉煤灰重量比为1:1向混合料中分批加入，待压力达到0.3MPa，温度达到140℃时反应3h。
（3）固液分离：待反应完全后，按水与粉煤灰的质量比为1.25:1向浸出体系加入水，待溶液体系混合均匀，采用板框压滤机进行固液分离，得到硫酸铝浸出液（氧化铝质量分数为7.5%）和浸出渣，浸出渣可以直接作为水泥掺合料。
（4）浸出液调节及自热蒸发浓缩：将上述步骤得到的硫酸铝浸出液通过添加氢氧化铝进行成分调节，pH值调整到2.0，同时利用反应放热进行蒸发浓缩，得到含氧化铝为15.8%的硫酸铝浓缩液。
（5）冷却结晶：将硫酸铝浓缩液冷却20℃下结晶，得到结晶硫酸铝，没有溶液余留。
经测试分析结合物质流计算，铝的综合回收率达到84.5%，结晶硫酸铝的纯度达到95.2%，其XRD图谱如图1所示。从图中可以样品13.47°、19.87°、21.57°、26.27°与29. 64°处有明显的衍射峰，与十八水硫酸铝的特征衍射峰一致，衍射峰较强，说明十八水硫酸铝的结晶程度好。
实施例2
（1）磁选除铁：将粉煤灰机械研磨到100目后，进行磁选除铁，得到除铁的粉煤灰。
（2）硫酸自热自压酸浸：在搪瓷玻璃反应器中将粉煤灰按照重量比为1:1与水进行混合配料，然后按照浓硫酸与粉煤灰重量比为1.5:1向混合料中分批加入，待压力达到0.35MPa，温度达到160℃时反应4h。
（3）固液分离：待反应完全后，按水与粉煤灰的质量比为1.5:1向浸出体系加入水，待溶液体系混合均匀，采用板框压滤机进行固液分离，得到硫酸铝浸出液（氧化铝质量分数为7.8%）和浸出渣，浸出渣可以直接作为水泥添加剂。
（4）浸出液调节及自热蒸发浓缩：将上述步骤得到的硫酸铝浸出液通过添加氢氧化铝进行成分调节，pH值调整到2.5，同时利用反应放热进行蒸发浓缩，得到含氧化铝为16.0%的硫酸铝浓缩液。
（5）冷却结晶：将硫酸铝浓缩液冷却25℃下结晶，得到结晶硫酸铝，没有溶液余留。
经测试分析结合物质流计算，铝的综合回收率达到87.5%，结晶硫酸铝的纯度达到94.1%。
实施例3
（1）磁选除铁：将粉煤灰机械研磨到300目后，进行磁选除铁，得到除铁的粉煤灰。
（2）硫酸自热自压酸浸：在搪瓷玻璃反应器中将粉煤灰按照重量比为1:0.8与水进行混合配料，然后按照浓硫酸与粉煤灰重量比为2:1向混合料中分批加入，待压力达到0.4MPa，温度达到160℃时反应6h。
（3）固液分离：待反应完全后，按水与粉煤灰的质量比为2:1向浸出体系加入水，待溶液体系混合均匀，采用板框压滤机进行固液分离，得到硫酸铝浸出液（氧化铝质量分数为7.8%）和浸出渣，浸出渣可以直接作为水泥添加剂。
（4）浸出液调节及自热蒸发浓缩：将上述步骤得到的硫酸铝浸出液通过添加氢氧化铝进行成分调节，pH值调整到2.6，同时利用反应放热进行蒸发浓缩，得到含氧化铝为16.0%的硫酸铝浓缩液。
（5）冷却结晶：将硫酸铝浓缩液冷却30℃下结晶，得到结晶硫酸铝，没有溶液余留。
经测试分析结合物质流计算，铝的综合回收率达到89.5%，结晶硫酸铝的纯度达到93.8%。
Claims (8)
1.一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，磁选除铁：将粉煤灰机械研磨后，进行磁选除铁，得到除铁的粉煤灰；
第二步，硫酸自热自压酸浸：将粉煤灰和水按比例混合，得到混合物，将浓硫酸按比例向混合物中分批加入，进行酸浸反应，得到混合溶液；
第三步，固液分离：酸浸反应完全后，向混合溶液中按比例加入温度大于80℃的水，趁热进行固液分离，得到硫酸铝浸出液和可作为水泥掺合料的浸出渣；
第四步，浸出液调节及自热蒸发浓缩：向硫酸铝浸出液中添加氢氧化铝至pH调节至1~4，同时得到通过利用反应放热进行蒸发浓缩的硫酸铝浓缩液；
第五步，冷却结晶：将硫酸铝浓缩液冷却结晶，得到结晶硫酸铝，粉碎后得到硫酸铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第一步中所述粉煤灰机械研磨后的粒径为100~400目。
3.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第二步中所述硫酸自热自压酸浸在搪瓷玻璃反应釜内进行，粉煤灰和水的质量比为1:0.5~1:3，浓硫酸与粉煤灰的质量比为0.5:1~5:1，酸浸反应的温度为120~180℃，压力为0.1~0.6MPa，反应时间为1~8h。
4.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第二步中所述硫酸自热自压酸浸在搪瓷玻璃反应釜内进行，粉煤灰和水的质量比为1:0.6~1:1.5，浓硫酸与粉煤灰的质量比为1:1~3:1，酸浸反应的温度为130~160℃，压力为0.2~0.4MPa。
5.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第三步中加入水的质量与粉煤灰的质量比为1.25:1~2:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第三步中所述固液分离的方法包括自热沉降分离、板框压滤分离、真空抽滤和离心分离中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第四步中所述向硫酸铝浸出液中添加氢氧化铝至pH调节至2~3。
8.根据权利要求1所述的一种利用粉煤灰制备结晶硫酸铝的方法，其特征在于：第五步中所述冷却结晶的温度＜40℃。
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|---|---|---|---|---|
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| CN114212799A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-22 | 黑龙江省能源环境研究院 | 一种用于分子筛制备的粉煤灰预处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102020299A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-04-20 | 南京航空航天大学 | 粉煤灰生产工业活性氧化铝的方法 |
| CN102815736A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-12-12 | 衡阳市建衡实业有限公司 | 硫酸铝生产节能提质新工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102020299A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-04-20 | 南京航空航天大学 | 粉煤灰生产工业活性氧化铝的方法 |
| CN102815736A (zh) * | 2012-08-14 | 2012-12-12 | 衡阳市建衡实业有限公司 | 硫酸铝生产节能提质新工艺 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112725842A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 郑州大学 | 一种利用粉煤灰制备铝硅基合金的方法 |
| CN114212799A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-22 | 黑龙江省能源环境研究院 | 一种用于分子筛制备的粉煤灰预处理方法 |
| CN114212799B (zh) * | 2021-12-21 | 2024-03-12 | 黑龙江省能源环境研究院 | 一种用于分子筛制备的粉煤灰预处理方法 |
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