專利名稱：一種粉煤灰酸法生產氧化鋁過程中酸的循環利用方法
技術領域：
本發明涉及一種粉煤灰酸法生產氧化鋁過程中酸循環利用的方法。
背景技術：
我國是個產煤大國，以煤炭作為電力生產基本燃料。近年來能源工業的穩步發展， 帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，給我國國民經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。由于粉煤灰中含有氧化鋁等有用礦物資源，因此對粉煤灰粉進行綜合利用、變廢為寶已成為廣泛的研究熱點內容。粉煤灰提取氧化鋁的方法中，酸法或酸堿聯合法因其提取氧化鋁溶出率高及工藝簡單的特點，正日漸被廣泛采用。其中對工藝流程產生的鹽酸進行可循環利用研究有很高的應用價值，能夠促進經濟的循環發展，實現資源的高效利用。酸法或酸堿聯合法從粉煤灰中制備氧化鋁工藝中不可避免會有鹽酸的回收問題存在。CN1792802A公開了“一種從粉煤灰中提取氧化鋁的方法”，該方法將焙燒后的粉煤灰與硫酸反應，過濾、濃縮生成結晶硫酸鋁，再將結晶硫酸鋁高溫煅燒分解生成氧化鋁和三氧化硫氣體。CN101234774A公開了“一種由煤系高嶺巖或煤矸石制備氧化鋁的方法”，該方法將煤系高嶺巖或煤矸石經破碎、粉磨后煅燒活化，然后與鹽酸反應生成氯化鋁溶液，再通過鹽析法將結晶氯化鋁沉淀出并分離，結晶氯化鋁煅燒分解生成氧化鋁和氯化氫氣體。CN1065255A公開了一種“鹽酸聯堿法生產氧化鋁工藝”，工藝中以鹽酸為溶出介質，礦石細碎成粉后，經高溫焙燒，在高壓搪瓷反應釜中加鹽與氯化氫反應，生成堿式鋁鹽， 經分離脫硅。將堿式鋁鹽蒸發濃縮、焙燒分解制得Y狀氧化鋁和氯化氫氣體。以上專利都沒有對酸回收方面展開進一步的實驗研究，只是簡單的介紹。

發明內容
本發明的目的是提供一種循環流化床粉煤灰酸法生產冶金級氧化鋁過程中酸循環利用的方法。本發明的方法包括以下步驟1、粉煤灰磁選除鐵流化床粉煤灰視其粒度，經粉碎達到100目以下，加水配成固含量為20 40wt%、優選范圍為30 35wt%的漿料，在立環式磁選機上進行磁選，磁選場強1. 0 2. 0萬GS、優選范圍為1. 5 1. 75萬GS，根據粉煤灰中鐵含量的不同，此過程可以重復進行，直至灰中的氧化鐵含量降低至1.0wt%以下(以三氧化二鐵計)。磁選后的漿料經固液分離后得到固含量為25 50wt%、優選范圍為30 45wt%的濾餅。2、酸溶將磁選后的濾餅置于耐酸反應釜中進行鹽酸酸溶，鹽酸濃度為20 30wt%，鹽酸中HCl和粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1 9 1、優選范圍為4. 5 1 6 1，溶出溫度為100°C 200°C、優選范圍為130°C 150°C，溶出壓力0. 1 2. 5MPa、優選范圍為0. 3 1. OMPa，溶出時間為0. 5h 4h、優選范圍為1. 5h 2. 5h ；酸溶后經固液分離得到氯化鋁溶液。
3、樹脂吸附將氯化鋁溶液通入裝有大孔型陽離子樹脂的樹脂柱中，利用樹脂對鐵的吸附能力進行除鐵，得到氯化鋁精制液。吸附時處理溫度為室溫 90°C、優選范圍為 60°C 80°C，氯化鋁溶液流速為1 4倍樹脂體積/小時、優選范圍為2 3倍樹脂體積 /小時。樹脂柱可采用單柱或雙柱串連的方式。樹脂優選為D001、732、742、7020H、7120H、 JK008或SPC-I樹脂等。4、濃縮結晶將氯化鋁精制液在壓力為-0. 03 -0. 07MPa、優選范圍為-0. 04 -0. 06MPa，溫度為50 110°C、優選范圍為70 80°C的條件下濃縮結晶，得到結晶氯化鋁晶體，濃縮時控制得到的晶體重量占原氯化鋁精制液重量的40 65%。5、煅燒結晶氯化鋁在帶有氣體回收裝置的高溫爐中煅燒制備氧化鋁將結晶氯化鋁在900 1200°C、優選范圍為950 1100°C煅燒1 4小時，或先將結晶氯化鋁在 300 500°C加熱分解1 2小時，然后升溫至900 1200°C煅燒1 3小時，熱分解后得到氧化鋁產品并產生氯化氫氣體。6、將氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到100°C以下，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔中水流噴射速度為100 120L/min，進行酸氣初步回收。7、將吸收塔中未完全吸收的酸氣導入真空循環儲酸罐中，控制其真空度為-0. 05 -0. 07KPa進行鹽酸的二次回收。8、將吸收塔及儲酸罐中吸收酸放出，按比例加入水或濃度為37wt%的濃鹽酸，調節其濃度為20 30wt%，返回第2步的酸溶步驟。作為優選實施方式，本發明方法使用的立環式磁選機為中國專利申請號為 201010112520. 3中所公開的立環式磁選機，立環式磁選機的構造包括轉環、感應介質、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置。其中，感應介質安裝在轉環中，勵磁線圈設置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產生垂直方向磁場的磁極， 所述上鐵軛和下鐵軛分別設置在轉環下方的環內、環外兩側，其中，所述感應介質為多層鋼板網，每層鋼板網由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進料口連接， 所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉環上方。本發明的有益之處在于，工藝簡單，生產過程易于控制、生產成本低，吸收的氯化氫產物可循環利用。通過本發明的方法，氯化氫的循環利用率可達到99. 5%以上。


圖1為本發明方法的工藝流程圖。圖2為本發明使用的立環式磁選機結構示意圖。
具體實施例方式原料采用某熱電廠產出循環流化床粉煤灰，其化學成分如表1所示。表1 循環流化床粉煤灰化學成分(wt % )
權利要求
1.一種粉煤灰酸法生產氧化鋁過程中酸循環利用的方法，包括1)、粉煤灰磁選除鐵粉煤灰經粉碎達到100目以下，加水配成固含量為20 40wt%、 優選為30 35wt%的漿料，在立環式磁選機上進行磁選，磁選場強1. 0 2. 0萬GS ；磁選后的漿料經固液分離后得到固含量為25 50wt%、優選為30 45wt%的濾餅；2)、酸溶將磁選后的濾餅置于耐酸反應釜中進行鹽酸酸溶，鹽酸濃度為20 30wt%， 鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4 1 9 1，溶出溫度為100°C 200°C、優選為130°C 150°C，溶出壓力0. 1 2. 5MPa、優選為0. 3 1. OMPa，溶出時間為0. 5h 4h、 優選為1. 5h 2. 5h ；酸溶后經固液分離得到氯化鋁溶液；3)、樹脂吸附將氯化鋁溶液通入裝有大孔型陽離子樹脂的樹脂柱中除鐵，得到氯化鋁精制液，處理溫度為室溫 90°C、優選為60°C 80°C，氯化鋁溶液流速為1 4倍樹脂體積 /小時、優選為2 3倍樹脂體積/小時；4)、濃縮結晶將氯化鋁精制液在壓力為-0.03 -0. 07MPa、優選為-0. 04 -0. 06MPa，溫度為50 110°C、優選為70 80°C的條件下濃縮結晶，得到結晶氯化鋁晶體；5)、煅燒將結晶氯化鋁在900 1200°C下煅燒1 4小時，得到氧化鋁產品并產生氯化氫氣體；6)、將氯化氫氣體通過冷卻塔降溫到100°C以下，進入酸吸收塔中，控制酸吸收塔中水流噴射速度為100 120L/min，進行酸氣初步回收；7)、將吸收塔中未吸收的酸氣導入真空循環儲酸罐中，控制其真空度為-0. 05 -0. 07KPa，進行鹽酸的二次回收；8)、將吸收塔及儲酸罐中吸收酸放出，按比例加入水或濃度為37wt%的濃鹽酸，調節其濃度為20 30wt%，返回第2~)步驟酸溶。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中所述磁選場強為1.5 1. 75萬GS。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，粉煤灰磁選除鐵步驟后，粉煤灰中以三氧化二鐵計的氧化鐵的含量低于1. 0wt%。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，粉煤灰磁選除鐵步驟中所使用的立環式磁選機，其構造包括轉環、感應介質、上鐵軛、下鐵軛、勵磁線圈、進料口、尾礦斗和沖水裝置；其中，感應介質安裝在轉環中，勵磁線圈設置在上鐵軛和下鐵軛周圍，以使上鐵軛和下鐵軛成為一對產生垂直方向磁場的磁極，所述上鐵軛和下鐵軛分別設置在轉環下方的環內、環外兩側，其中，所述感應介質為多層鋼板網，每層鋼板網由絲梗編成，所述絲梗的邊緣具有棱狀尖角，所述上鐵軛與進料口連接，所述下鐵軛與用于出料的尾礦斗連接，所述沖水裝置位于轉環上方。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中鹽酸中HCl與粉煤灰中氧化鋁的摩爾比為4. 5 1 6 1。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂柱采用單柱或雙柱串聯方式。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述樹脂是D001、732、742、7020H、7120H、 JK008 或 SPC-I 樹脂。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)的煅燒溫度為950 1100°C。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)為將結晶氯化鋁在300 500°C 加熱分解1 2小時，然后升溫至900 1200°C煅燒1 3小時，得到氧化鋁產品并產生氯化氫氣體。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，濃縮結晶后晶體重量為原氯化鋁精制液重量的40 65%。
全文摘要
本發明涉及一種粉煤灰酸法生產氧化鋁過程中酸循環利用的方法，所述方法包括步驟粉煤灰磁選除鐵、酸溶、樹脂吸附除鐵、濃縮結晶、煅燒、冷卻和初步回收氯化氫氣體、二次回收氯化氫氣體、調節回收的鹽酸濃度、所得鹽酸應用于酸溶步驟。本發明的有益之處在于，工藝簡單，生產過程易于控制、生產成本低，吸收的氯化氫產物可循環利用。
文檔編號B09B3/00GK102205982SQ20111010372
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月25日 優先權日2010年4月27日
發明者于德勝, 池君洲, 王丹妮, 王永旺, 蔣引珊, 郭昭華, 魏存弟 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華準格爾能源有限責任公司