粉煤灰酸法提取氧化铝的工艺分析及研究

王增国　王永旺　陈东　刘瑞平

摘 要：本文主要阐述了硫酸浸取法、碱式硫酸法、酸碱联合法以及一步酸溶发等酸法提取氧化铝的工艺路线以及相关特点展开分析与综述，对不同工艺路线提取氧化铝的优势以及缺陷展开了分析。通过酸法从循环流化床粉煤灰提取的氧化铝方式是可行的方式，这在实现工业化工艺目标方面有着积极意义。

关键词：氧化铝；粉煤灰；酸法；工艺

1 粉煤灰性质的研究

粉煤灰的产生主要基于燃煤中黏土矿物燃烧以后而形成，立足于化学组成的角度，主要包括的成分是氧化铝与氧化硅，同时也含有少量的铁、钛、钾以及钙等成分。按照粉煤灰中氧化铝含量的差异，能夠将其分为高铝粉煤灰与普通粉煤灰。

燃煤锅炉的类型决定了粉煤灰的整体性质，粉煤灰分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。在很早以前，便已经有研究人员着手于提取煤粉炉粉煤灰活化方面的工作，可是最终却无法达到预期效果，其能耗量不仅会增加，氧化铝的提取率也较低。而作为一种新型燃煤技术，循环流化床燃烧技术的燃烧温度通常通常需保持在850℃左右。经环境流化床燃煤所产生的粉煤灰主要无相是无定型偏高岭石，该种粉煤灰的主要通过氧化铝与氧化硅等活性较高的化学成分所组成，该种组成成分能够在温度较低以及压力作用之下，利用酸溶或者碱溶的方式，将氧化铝直接的提取出来。

2 粉煤灰酸法提取氧化铝方法研究

在氧化铝提取期间，需要利用循环流化床所产生的高铝粉煤灰作为主要的原料，立足于其原理的角度，该种方法是可取的。在通过酸法生产氧化铝期间，主要利用硫酸、盐酸等一些无机酸对含铝原料展开相应的处理所得的一些酸性水溶液，这些铝盐将会呈现出水合结晶体或者碱式铝盐等形式，从溶液当中被析出，以此得到相应的无水氧化铝。对于缺少铝土矿的国家，通常都将酸法作为对铝土矿原料生产氧化铝的主要处理与加工方式。如今，对于酸法的研究已经取得了较大的进步，正在向着工业化的方向发展。

3 粉煤灰酸法提取氧化铝的相关工艺路线研究

粉煤灰酸法提取氧化铝工艺主要体现在以下几点，即：

第一种方法是硫酸浸取法，该种方法主要将粉煤灰与硫酸作为主要原料，通过浓硫酸的使用，对氧化铝展开具有选择性特征的溶解，从而使其能够达到脱硅提铝的目标。而提取液经过渣液分析之后，在浓缩成结晶以后将其制备出硫酸铝结晶，之后通过焙烧过程将其制备出相应的氧化铝。到目前为止，该种方法被认为是最具工业化前景的方法，我国国内很多研究人员都已经针对该种方法展开了深入的研究与分析。尽管我国国内在硫酸法提取氧化铝方面的研究较多，但是很多都局限在实验室中的研究，当前还缺少成型的工业化实验，还需不断的研究与完善。

第二种方法是碱式硫酸铝法。该种方法主要將碱式硫酸铝作为中间产物，属于一种新型的硫酸法，实践表明，该种方法也比较适合应用在循环流化床高铝粉煤灰提铝操作当中，图一为具体的工艺流程图。

该流程主要利用两段溶出的方式，第一段主要利用过量的硫酸溶液，在高温环境之下对第二段溶出所得到的矿渣展开相应的处理，在此期间所产生的高SO3/AL2O3比溶液和粉煤灰之间产生一定的反应之后，会相应的完成第二段溶出。如果在第二段溶出期间存在着粉煤灰过量的情况，那么将会出现算量不足的问题，这便使其在反应期间生产一些碱式硫酸铝。碱式硫酸铝经焙烧以后会得到相应的氧化铝，并且将部分焙烧苏得到的氧化铝作为水解期间的添加剂，将碱式硫酸铝的水解速度加快。焙烧期间，所产生的SO2在氧化以后，经水解母液吸收之后产生硫酸，使其构成酸的闭路循环。

除这几种方法以外，还有一种方法为一步酸溶法，该种方法是一种循环流化床高铝粉煤灰提铝工艺。该工艺主要在酸碱联合法的基础之上，在对该方法进行改进以后，去除酸碱联合法中的碱法，并且在酸法中加入相应的除杂系统。通常其主要流程为，对粉煤灰进行磁选除铁和盐酸混合以后，利用高温溶出反应转变灰中的活性氧化铝，将其变为可溶性的氯化铝，溶出料浆过沉降分离以后得到氯化铝溶液，然后蒸发结晶得到结晶氯化铝，高温焙烧得到氧化铝。

4 总结

我国铝土矿资源不断减少，发展非铝土矿提取氧化铝工艺已经成为当务之急。通过酸法将循环流化床高铝粉煤灰中的氧化铝提取出来，实现了废弃物回收利用的目标，解决了堆放的粉煤灰的环境污染问题。当前，在酸法提取粉煤灰中的氧化铝研究和相关工业化实验当中，给予了该路线的充分证明，并且酸法也适合应用在低品位的铝土矿提取氧化铝方面。而当前应用碱法氧化铝进行提取还存在较多的困难性，例如酸法和碱法相比，酸法往往需要具有高耐磨性的设备、管件以及阀门等，而酸的泄露也将会引发出现严重的环境污染问题，甚至会严重的影响人们的身体健康状况等。为此，高度重视粉煤灰酸法提取氧化铝工艺极为重要。

参考文献：

[1]吴艳，翟玉春，牟文宁等.粉煤灰提铝渣中二氧化硅在高浓度碱液中的溶解行为[J].中国有色金属学报，2008，18（z1）：407-411.