粉煤灰酸法提取氧化鋁的工藝分析及研究

王增國　王永旺　陳東　劉瑞平

摘 要：本文主要闡述了硫酸浸取法、堿式硫酸法、酸堿聯(lián)合法以及一步酸溶發(fā)等酸法提取氧化鋁的工藝路線以及相關(guān)特點展開分析與綜述，對不同工藝路線提取氧化鋁的優(yōu)勢以及缺陷展開了分析。通過酸法從循環(huán)流化床粉煤灰提取的氧化鋁方式是可行的方式，這在實現(xiàn)工業(yè)化工藝目標方面有著積極意義。

關(guān)鍵詞：氧化鋁；粉煤灰；酸法；工藝

1 粉煤灰性質(zhì)的研究

粉煤灰的產(chǎn)生主要基于燃煤中黏土礦物燃燒以后而形成，立足于化學組成的角度，主要包括的成分是氧化鋁與氧化硅，同時也含有少量的鐵、鈦、鉀以及鈣等成分。按照粉煤灰中氧化鋁含量的差異，能夠?qū)⑵浞譃楦咪X粉煤灰與普通粉煤灰。

燃煤鍋爐的類型決定了粉煤灰的整體性質(zhì)，粉煤灰分為煤粉爐粉煤灰和循環(huán)流化床粉煤灰。在很早以前，便已經(jīng)有研究人員著手于提取煤粉爐粉煤灰活化方面的工作，可是最終卻無法達到預期效果，其能耗量不僅會增加，氧化鋁的提取率也較低。而作為一種新型燃煤技術(shù)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的燃燒溫度通常通常需保持在850℃左右。經(jīng)環(huán)境流化床燃煤所產(chǎn)生的粉煤灰主要無相是無定型偏高嶺石，該種粉煤灰的主要通過氧化鋁與氧化硅等活性較高的化學成分所組成，該種組成成分能夠在溫度較低以及壓力作用之下，利用酸溶或者堿溶的方式，將氧化鋁直接的提取出來。

2 粉煤灰酸法提取氧化鋁方法研究

在氧化鋁提取期間，需要利用循環(huán)流化床所產(chǎn)生的高鋁粉煤灰作為主要的原料，立足于其原理的角度，該種方法是可取的。在通過酸法生產(chǎn)氧化鋁期間，主要利用硫酸、鹽酸等一些無機酸對含鋁原料展開相應的處理所得的一些酸性水溶液，這些鋁鹽將會呈現(xiàn)出水合結(jié)晶體或者堿式鋁鹽等形式，從溶液當中被析出，以此得到相應的無水氧化鋁。對于缺少鋁土礦的國家，通常都將酸法作為對鋁土礦原料生產(chǎn)氧化鋁的主要處理與加工方式。如今，對于酸法的研究已經(jīng)取得了較大的進步，正在向著工業(yè)化的方向發(fā)展。

3 粉煤灰酸法提取氧化鋁的相關(guān)工藝路線研究

粉煤灰酸法提取氧化鋁工藝主要體現(xiàn)在以下幾點，即：

第一種方法是硫酸浸取法，該種方法主要將粉煤灰與硫酸作為主要原料，通過濃硫酸的使用，對氧化鋁展開具有選擇性特征的溶解，從而使其能夠達到脫硅提鋁的目標。而提取液經(jīng)過渣液分析之后，在濃縮成結(jié)晶以后將其制備出硫酸鋁結(jié)晶，之后通過焙燒過程將其制備出相應的氧化鋁。到目前為止，該種方法被認為是最具工業(yè)化前景的方法，我國國內(nèi)很多研究人員都已經(jīng)針對該種方法展開了深入的研究與分析。盡管我國國內(nèi)在硫酸法提取氧化鋁方面的研究較多，但是很多都局限在實驗室中的研究，當前還缺少成型的工業(yè)化實驗，還需不斷的研究與完善。

第二種方法是堿式硫酸鋁法。該種方法主要將堿式硫酸鋁作為中間產(chǎn)物，屬于一種新型的硫酸法，實踐表明，該種方法也比較適合應用在循環(huán)流化床高鋁粉煤灰提鋁操作當中，圖一為具體的工藝流程圖。

該流程主要利用兩段溶出的方式，第一段主要利用過量的硫酸溶液，在高溫環(huán)境之下對第二段溶出所得到的礦渣展開相應的處理，在此期間所產(chǎn)生的高SO3/AL2O3比溶液和粉煤灰之間產(chǎn)生一定的反應之后，會相應的完成第二段溶出。如果在第二段溶出期間存在著粉煤灰過量的情況，那么將會出現(xiàn)算量不足的問題，這便使其在反應期間生產(chǎn)一些堿式硫酸鋁。堿式硫酸鋁經(jīng)焙燒以后會得到相應的氧化鋁，并且將部分焙燒蘇得到的氧化鋁作為水解期間的添加劑，將堿式硫酸鋁的水解速度加快。焙燒期間，所產(chǎn)生的SO2在氧化以后，經(jīng)水解母液吸收之后產(chǎn)生硫酸，使其構(gòu)成酸的閉路循環(huán)。

除這幾種方法以外，還有一種方法為一步酸溶法，該種方法是一種循環(huán)流化床高鋁粉煤灰提鋁工藝。該工藝主要在酸堿聯(lián)合法的基礎之上，在對該方法進行改進以后，去除酸堿聯(lián)合法中的堿法，并且在酸法中加入相應的除雜系統(tǒng)。通常其主要流程為，對粉煤灰進行磁選除鐵和鹽酸混合以后，利用高溫溶出反應轉(zhuǎn)變灰中的活性氧化鋁，將其變?yōu)榭扇苄缘穆然X，溶出料漿過沉降分離以后得到氯化鋁溶液，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到結(jié)晶氯化鋁，高溫焙燒得到氧化鋁。

4 總結(jié)

我國鋁土礦資源不斷減少，發(fā)展非鋁土礦提取氧化鋁工藝已經(jīng)成為當務之急。通過酸法將循環(huán)流化床高鋁粉煤灰中的氧化鋁提取出來，實現(xiàn)了廢棄物回收利用的目標，解決了堆放的粉煤灰的環(huán)境污染問題。當前，在酸法提取粉煤灰中的氧化鋁研究和相關(guān)工業(yè)化實驗當中，給予了該路線的充分證明，并且酸法也適合應用在低品位的鋁土礦提取氧化鋁方面。而當前應用堿法氧化鋁進行提取還存在較多的困難性，例如酸法和堿法相比，酸法往往需要具有高耐磨性的設備、管件以及閥門等，而酸的泄露也將會引發(fā)出現(xiàn)嚴重的環(huán)境污染問題，甚至會嚴重的影響人們的身體健康狀況等。為此，高度重視粉煤灰酸法提取氧化鋁工藝極為重要。

參考文獻：

[1]吳艷，翟玉春，牟文寧等.粉煤灰提鋁渣中二氧化硅在高濃度堿液中的溶解行為[J].中國有色金屬學報，2008，18（z1）：407-411.