郭昭华 (中国北京市东城区安德路16号洲际大厦4层, Beijing 1, 100011, CN)
WEI, Cundi (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
魏存弟 (中国北京市东城区安德路16号洲际大厦4层, Beijing 1, 100011, CN)
ZHANG, Peiping (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
张培萍 (中国北京市东城区安德路16号洲际大厦4层, Beijing 1, 100011, CN)
HAN, Jianguo (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
中国神华能源股份有限公司 (中国北京市东城区安定门西滨河路22号, Beijing 1, 100011, CN)
SHENHUA GROUP ZHUNGEER ENERGY CO., LTD (Xuejiawan, ZhungeerqiOrdos, Inner Mongolia 0, 010300, CN)
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GUO, Zhaohua (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
郭昭华 (中国北京市东城区安德路16号洲际大厦4层, Beijing 1, 100011, CN)
WEI, Cundi (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
魏存弟 (中国北京市东城区安德路16号洲际大厦4层, Beijing 1, 100011, CN)
ZHANG, Peiping (4th Floor, Zhouji BuildingNo. 16 of Ande Road, Dongcheng District, Beijing 1, 100011, CN)
| 权 利 要 求 1、 一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法， 所述方法包括： a )将粉煤灰粉碎至 100目以下， 加水配制成固含量为 20 - 40wt %的 料浆， 经湿法磁选除铁， 使粉煤灰中铁含量降至 1.0wt% 下， 过滤得滤 饼； b) 向步骤 a) 所得的滤饼中加入盐酸， 使二者进行反应， 所得到的 反应产物经固液分离和洗涤， 得到 pH值为 1 - 3的盐酸浸液； c )将盐酸浸液通过大孔型阳离子树脂柱进行深度除铁， 得到氯化铝 精制液； d )将氯化铝精制液进行减压浓缩， 然后冷却析出结晶， 经固液分离 后得结晶氯化铝； e )将结晶氯化铝在 900 - 1200°C进行煅烧， 煅烧时间 1 - 4小时；或 先将结晶氯化铝在 300 - 500°C>煅烧 1 - 2小时， 然后升温至 900 - 1200°C 煅烧卜 3小时， 即得冶金级氧化铝。 2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 e) 采用一 段式煅烧，将结晶氯化铝在 950 - 1100°C进行煅烧，煅烧时间 1 - 4小时， 得到冶金级氧化铝。 3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b) 中盐酸 浓度为 20 - 37wt % , 优选 20 - 30wt %； 盐酸中 HC1与粉煤灰中氧化铝的 摩尔比为 4: 1 - 9: 1, 优选 4.5: 1 - 6: 1。 4、根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 b)中反应温 度为 100_ 200°C， 优选 130 - 150°C; 反应时间为 0.5 - 4.0小时， 优选 1.5 - 2.5小时; 反应压力为 0.1 - 2.5MPa, 优选 0.3 - 1.0MPa。 5、根据权利要求 1或 4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 c)中大 孔型阳离子树脂选自： 苯乙烯系列树脂或丙烯酸系列树脂； 优选地， 所 述大孔型阳离子树脂的主要技术指标为： 含水量 50.0-70.0%， 交换容量 > 3.60mmol/g,体积交换容量 > 1.20mmol/ml,湿视密度 0.60—0.80g/ml, 粒度范围 0.315-1.250mm，有效粒径 0.400—0.700匪，最高使用温度 95。C。 6、 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述大孔型阳离子树 月旨选自： 議 1、 732、 742、 7020H , 7120H , JK008或 SPC— 1树脂中的任一 种。 7、根据权利要求 1或 6所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 c)中将 盐酸浸液通过大孔型阳离子树脂柱的步骤为： 在 20 °C - 90 °C， 优选 60 - 80 °C下， 将盐酸浸液以自下而上的方式通过树脂柱， 盐酸浸液的流速为 1 - 4倍树脂体积 /小时。 8、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 d ) 中减压 浓缩的压力为 -0. 03至 -0. 07MPa， 优选 -0. 04至 -0. 06MPa; 减压浓缩的温 度为 50- 110。C , 优选 70- 80。C。 9、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 d ) 中在冷 却析出晶体时，控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原重量的 40 - 65 %。 10、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 步骤 e)中所产生的 氯化氢气体在吸收塔内循环吸收后配制为盐酸，返回步骤 b)中重复使用。 11、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 步骤 d)中析出结晶 后剩余的母液返回步骤 c)所述氯化铝精制液中重新浓缩结晶。 12、 根据权利要求卜 4、 6、 8-11中任意一项所述的方法， 其特征在 于， 所述步骤 a )中湿法磁选除铁所用的设备为立环磁选机， 所述立环磁 选机包括： 转环、 感应介质、 上铁轭、 下铁轭、 励磁线圏、 进料口、 尾 矿斗和冲水装置， 进料口用于输入待除铁的粉煤灰， 尾矿斗用于排出除 铁后的非磁性颗粒， 所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环下部的环内、 环外两侧， 所述冲水装置位于转环上方， 感应介质安装在转环中， 励磁 线圏设置在上铁轭和下铁轭周围， 以使上铁轭和下铁轭成为一对产生垂 直方向磁场的磁极， 所述感应介质为多层钢板网， 每层钢板网由丝梗编 成， 所述丝梗的边缘具有棱状尖角。 13、 根据权利要求 12所述的方法， 其特征在于， 所述上铁轭、 下铁 轭一体形成， 且在垂直于转环的平面内环绕设置在转环下部的环内、 环 外两侧。 14、 根据权利要求 1 3所述的方法， 其特征在于， 所述立环磁选机还 包括设置在励磁线圏周围的均压腔水套。 15、 根据权利要求 14所述的方法， 其特征在于， 所述钢板网的介质 层间距为 2-5mm, 优选为 3mm; 所述钢板网由 lCrl7制成。 16、 根据权利要求 15所述的方法， 其特征在于， 所述钢板网的厚度 0.8-1.5mm, 网格大小为 3mm x 8mm至 8mm x 15mm, 梗宽度 l-2mm; 优选地，钢板网的厚度 lmm,网格大小为 5mm x 10mm,丝梗宽度 1.6mm。 17、 根据权利要求 16所述的方法， 其特征在于， 所述立环磁选机还 包括脉动机构， 所述脉动机构通过橡胶鼓膜与尾矿斗接触。 18、 根据权利要求 17所述的方法， 其特征在于， 在转环中， 环绕整 个圆周方向均设置有感应介质。 19、 根据权利要求 18所述的方法， 其特征在于， 所述励磁线圏是双 玻璃丝包漆包铝扁线电磁线圏。 20、 根据权利要求 19所述的方法， 其特征在于， 所述立环磁选机的 磁场强度为 1.5万高斯以上， 优选为 1.5万高斯至 2.0万高斯， 进一步优 选 1.5万高斯至 1.75万高斯。 |
本发明涉及流化床粉煤灰的综合利用方法， 更具体地说， 是一种利 用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法。 背景技术
粉煤灰是燃煤电厂排出的废弃物。 我国是以煤炭为主要能源的国家， 每年从电厂排放的粉煤灰高达上亿吨。 粉煤灰的排放不仅侵占大量土地， 而且严重污染环境， 如何处理和利用粉煤灰成为一个十分重要的问 题。 与此同时， 粉煤灰中含有多种可以利用的组分， 例如， 循环流化床灰中 通常含有 30 - 50 %的氧化铝。 在铝土矿资源日益贫乏的今天， 从粉煤灰 中提取氧化铝是使粉煤灰变废为宝、 综合利用的有效途径， 具有很好的 社会效益和经济效益。
粉煤灰根据煅烧条件的不同可分为煤粉炉粉煤 灰和循环流化床粉煤 灰。 煤粉炉粉煤灰是经过高温 （ 1400 - 1600°C )燃烧生成的， 其中的氧 化铝组分呈玻璃态或以莫来石晶体、 刚玉晶体的形式而存在， 稳定性非 常高； 而循环流化床灰燃烧温度在 850°C左右， 较传统的煤粉炉灰燃烧温 度大大降低。 燃烧温度的不同决定了循环流化床灰与传统的 煤粉炉粉煤 灰在物相组成上的本质差异： 其主要物相组成为无定形偏高冷石， 其中 的二氧化硅、 氧化铝及氧化铁等均具有很好的活性。
目前， 从粉煤灰中提取氧化铝的方法大致可分为碱法 和酸法两大类。 其中碱法又可以分为石灰石 （碱石灰）烧结法和碳酸钠烧结法。
石灰石 （碱石灰）烧结法是将粉煤灰与石灰石 （碱石灰） 混合后， 在高温 （ 1320 _ 1400 °C )煅烧活化， 在此过程中， 粉煤灰中的氧化铝与 二氧化硅分别与石灰石反应生成铝酸 和硅酸二钙。 煅烧后的产物用碳 酸钠溶液浸取、 过滤后， 铝酸钙以偏铝酸钠的形式进入溶液， 经脱硅、 碳分（或种分）后得到氢氧化铝， 最后煅烧得到氧化铝产品； 而过滤后 硅酸二钙形成硅钙渣， 可以用作生产水泥的原料。 如 CN101070173A、 CN101306826A 、 CN101049935A 、 CN101302021A 、 CN101125656A 、 CN101041449A, CN1030217A, CN1644506A, CN101028936A, CN1548374A, CN101085679A, CN1539735A都采用石灰石 （碱石灰）烧结法或改进的石 灰石烧结法工艺。 石灰石烧结法使用的烧结原料为廉价的石灰石 ， 使氧 化铝的生产成本相对降低。 但该法存在很多缺陷： 首先， 在提取氧化铝 的同时， 会产生大量的硅钙渣， 每生产 1吨氧化铝要产生 8 ~ 10吨左右 的硅 渣， 如果建材市场不能完全消化这些硅钙渣的话， 势必会造成新 的、 堆放量更大的废弃物排放， 且二氧化硅成分没有得到高附加值利用； 其次， 石灰石烧结法需要高温煅烧， 属高能耗方法， 其工艺过程及设备 的要求也较高； 第三， 碱溶过程中由于渣量过大， 使碱的回收率降低， 造成成本上升。
碳酸钠烧结法是将粉煤灰与碳酸 ]在高温 （ 750 - 1450°C ) 下煅烧。 在煅烧过程中粉煤灰中的氧化铝和氧化硅同时 被活化， 因此需要进一步 酸化（通过碳酸化反应或与硫酸 /盐酸反应 )对硅铝进行分离。 由于釆用 了先碱后酸的工艺， 此方法也被称为混合法， 如 CN101041450A、 CN101200298A, CN101172634A, CN101254933A均采用碳酸钠烧结法工艺。 与石灰石烧结法相比， 碳酸钠烧结法产生的残渣量较小， 粉煤灰中的二 氧化硅成分得到了高附加值应用。 但是， 由于需要在高温下煅烧， 且煅 烧后需要进一步与酸反应以实现硅铝分离， 因此能耗较高， 工艺过程较 复杂。
以上所述石灰石烧结法和碳酸钠烧结法均需将 粉煤灰与石灰石 /碳 酸钠在高温反应活化， 这种方法适合于反应活性较差的煤粉炉粉煤灰 。 对于活性较高的循环流化床粉煤灰， 可不经活化直接将粉煤灰与酸反应。
酸法是将粉煤灰直接与酸溶液反应， 得到铝盐溶液， 然后将铝盐煅 烧分解制备氧化铝。 如 CN1923695A , CN1920067A , CN101045543A、 CN101397146A、 CN1792802A, CN1927716A均采用酸法从粉煤灰中提取氧 化铝。粉煤灰与酸的反应通常在低于 300°C下的温度进行， 与石灰石烧结 法和碳酸钠烧结法的高温煅烧相比， 能耗大大降低。 此外由于二氧化硅 不与酸反应， 完全留在固相渣中， 且酸法不会引入 、 钠等杂质， 理论 上能够获得纯度较高的氧化铝。 但酸法的缺陷是在酸溶的过程中， 粉煤 灰中的可溶杂质如铁等会进入溶液， 使得酸法制备的氧化铝产品中含有 较多铁等杂质， 难以去除。 其中一种解决办法是将酸法得到的氧化铝用 碱溶解， 使铝转变为可溶的偏铝酸钠进入溶液， 而铁等杂质形成氢氧化 物沉淀， 经固液分离除铁。 这种先酸溶后碱溶的方法使生产工艺复杂化， 也增加了生产成本。 发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的以粉煤灰为 原料制备冶金级氧化 铝的方法， 该方法生产工艺简单、 成本低、 产品质量稳定。
本发明所提供的以粉煤灰为原料制备冶金级氧 化铝的方法主要包括 以下步骤：
a )将粉煤灰粉碎至 100 目以下， 加水配制成固含量为 20- 40wt Q / 々 浆料， 经湿法磁选除铁， 使粉煤灰中铁（以氧化铁计 )含量降至 1. Owt % 以下， 过滤得滤饼；
b )向滤饼中加入盐酸， 使二者进行反应； 所得到的反应产物经固液 分离和洗涤， 得到 pH值为 1-3的盐酸浸液；
c )将盐酸浸液通过大孔型阳离子树脂柱进行深 除铁， 得氯化铝精 制液；
d )将氯化铝精制液进行减压浓缩， 然后冷却析出结晶， 经固液分离 后得到结晶氯化铝；
e )将结晶氯化铝在 900 - 1200 °C进行煅烧， 煅烧时间 1 - 4小时； 或 先将结晶氯化铝在 300 - 500 ° 煅烧 1 - 2小时， 然后升温至 900 - 1200 °C 煅烧卜 3小时， 即得冶金级氧化铝。 下面进一步详细说明本发明所提供的方法 , 但本发明并不因此而受 到任何限制。
在本发明所述步骤 a )中， 所述粉煤灰包括但不限于循环流化床粉煤 灰， 也可采用煤系高冷石、 煤 石为原料。 首先， 将粉煤灰粉碎至 100 目以下， 加水配成固含量为 20 _ 40wt % , 优选 30- 35\^ %的浆料， 通过 磁选机进行湿法磁选至粉煤灰中的铁（以氧化 铁计）含量降低至 1. 0 wt % 以下，经固液分离得到固含量为 25 - 50wt %，优选为 30 - 45wt %的滤饼。
本发明所述的湿法磁选除铁所采用的设备可以 选用任何本领域常用 的适于粉质物料除铁的磁选设备， 只要能使粉煤灰中的铁含量降至 1. Owt %以下即可。
在本发明中， 优选的粉煤灰磁选设备为立环磁选机， 进一步优选地， 所述立环磁选机具有如下结构特点：
所述立环磁选机包括： 转环、 感应介质、 上铁轭、 下铁轭、 励磁线 圈、 进料口、 尾矿斗和冲水装置； 进料口用于输入待除铁的粉煤灰， 尾 矿斗用于排出除铁后的非磁性颗粒； 所述上铁轭和下铁轭分别设置在转 环下部的环内、 环外两侧， 所述冲水装置位于转环上方， 感应介质安装 在转环中， 励磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围， 以使上铁轭和下铁轭 成为一对产生垂直方向磁场的磁极； 所述感应介质为多层钢板网， 每层 钢板网由丝梗编成， 所述丝梗的边缘具有棱状尖角。
进一步优选地， 上铁轭、 下铁轭一体形成， 且在垂直于转环的平面 内环绕设置在转环下部的环内、 环外两侧。
进一步优选地， 所述立环磁选机还包括设置在励磁线圈周围的 均压 腔水套。
进一步优选地， 所述钢板网由 lCrl7制成。
进一步优选地， 所述励磁线圏是双玻璃丝包漆包铝扁线电磁线 圏。 进一步优选地， 钢板网的介质层间距为 2-5mm, 更优选地， 钢板网 的介质层间距为 3mm。
进一步优选地，钢板网的厚度 0.8-1.5mm,网格大小为 3mmx8mm 至 8mm l5mm, 丝梗宽度 1 -2mm， 更优选地， 钢板网的厚度 lmm， 网格大 小为 5mmxl0mm， 梗宽度 1.6mm。
进一步优选地， 所述立环磁选机还包括脉动机构， 所述脉动机构通 过橡胶鼓膜与尾矿斗相连。
进一步优选地， 在转环中， 环绕整个圆周方向， 均安装有感应介质。 采用上述立环磁选机进行磁选除铁时， 应适时地对磁选后的浆料的 铁含量进行检测。 当浆料中的铁含量低于或等于预定含量时， 将浆料排 出； 当浆料中的铁含量高于预定含量时， 将浆料返回进料口对所述浆料 再次进行磁选。 所述磁选过程可重复 2 -4次， 优选 2- 3次。
优选地， 利用立环磁选机对所述浆料进行磁选时， 所述立环磁选机 的磁场强度可以为 1.5万高斯以上， 进一步优选为 1.5万高斯至 2.0万高 斯， 更进一步优选 1.5万高斯至 1.75万高斯。 在本发明所述步骤 b) 中， 向所得滤饼中加入浓度为 20 - 37wt%， 优选为 20 - 30wt°/ 々盐酸进行酸溶反应， 控制盐酸中 HC1和粉煤灰中氧 化铝的摩尔比为 4: 1 - 9: 1, 优选为 4.5: 1 - 6: 1; 其中控制反应温度为 100 - 200°C,优选为 130 - 150°C; 反应压力为 0.1 - 2.5MPa,优选为 0.3 - 1. OMPa; 反应时间为 0.5 - 4. Oh, 优选为 1.5 _ 2.5h, 再经固液分离与 洗涤， 得到 pH值为 1-3的盐酸浸液。 所述固液分离可采用常用的固液分 离方法， 例如， 使用沉降、 减压过滤、 加压过滤等。
所述洗涤采用常规洗涤方法， 用水对酸溶渣进行洗涤。 所述洗涤过 程可重复 2 或 2 次以上， 例如 2- 4次， 至酸溶渣接近中性为止， 例如， 酸溶渣的 pH值为 5-6左右。 在本发明所述步骤 c)中， 所述大孔型阳离子树脂采用强酸性阳离子 树脂， 例如苯乙烯或丙烯酸脂系列， 其主要技术指标为： 含水量 50.0-70.0%, 交换容量> 3.60mmol/g, 体积交换容量 > 1.20 mmol/ml , 湿视密度 0.60-0.80g/ml , 粒度范围 0.315- 1.250mm， 有效粒径 0.400-0.700 mm, 最高使用温度 95°C。 例如， 可选用 D001, 732, 742, 7020H, 7120H、 JK008或 SPC- 1中的任一种。
将步骤 b)所得盐酸浸液通过大孔型阳离子树脂柱以进 步除去其中 的铁杂质， 从而制得氯化铝精制液。 其中盐酸浸液通过树脂柱的方法为 本领域常规的方法。 但优选地， 本发明所述步骤 c)按照以下方式操作： 在 20°C - 90°C, 优选 60 - 80°C下， 盐酸浸液以 1 - 4倍树脂体积 /小时， 优选为 2- 3倍树脂体积 /小时的速度以下进上出的方式通过树脂柱， 溶 液在树脂空隙中呈活塞状向上流动。 树脂柱可以采用单柱或双柱串连的 方式。
步骤 c)中所述大孔型阳离子树脂的洗脱再生方法包 如下步骤： 1 )将步骤 c)中吸附饱和的大孔型阳离子树脂用水或盐酸 为洗脱剂 进行洗脱， 其中， 盐酸的浓度为 2- 10wt%;
2)将上述洗脱后的大孔型阳离子树脂用 2 - 10\^%浓度的盐酸进行 再生。
洗脱条件为： 洗脱温度为 20°C _ 6(rC, 洗脱时洗脱剂用量为 1 - 3 倍树脂体积， 洗脱剂流速为 1 - 3倍树脂体积 /小时， 洗脱时洗脱剂以上 进下出的方式通过树脂柱。
再生的条件为： 2 - 10wt %浓度的盐酸以上进而下出的方式通过大孔 型阳离子树脂柱，再生温度为 20°C _60°C, 盐酸的用量为 1 -2倍树脂体 积， 盐酸的流速为 1 - 3倍树脂体积 /小时。 经再生后， 大孔型阳离子树 脂恢复吸附能力。 在本发明所述步骤 d) 中， 对步骤 c)所得氯化铝精制液进行负压浓 缩， 浓缩压力为 -0.03至 -0.07MPa, 优选为 - 0.04至 -0.06MPa; 浓缩温 度为 50- 110°C,优选为 70 - 80°C。 浓缩后的液体冷却析出结晶氯化铝， 在冷却时控制析出的晶体重量占氯化铝精制液 原重量的 40% - 65%之间: 以使大部分氯化铝结晶析出， 而少量氯化铁等杂质由于浓度较低， 仍留 在溶液当中。
析出结晶后， 进行固液分离， 而剩余母液返回精制液重新浓缩结晶。 当母液循环到一定次数， 杂质含量较高时， 需要对母液重新进行树脂除 铁处理， 或另作它用。 其中所述固液分离可采用常规操作方法， 使用离 心分离或真空带式过滤等均可。 在本发明所述步骤 e)中， 将步骤 d)中得到的结晶氯化铝产品在 900 - 1200°C, 优选范围为 950- 1100°C进行煅烧分解， 得到冶金级氧化铝 产品。 所述煅烧可采用一段式煅烧或分段式煅烧， 其中， 优选一段式煅 烧。 一段式煅烧是将结晶氯化铝直接加热至 900 - 1200°C， 煅烧时间 1 _ 4 小时， 热分解后得到氧化铝产品。 分段式煅烧是首先将结晶氯化铝在 300 - 50CTC加热 1 - 2小时， 使大部分结晶氯化铝分解， 然后升温至 900 - 1200°C煅烧 1 - 3小时，得到氧化铝产品。 热分解产生的氯化氢气体在 吸收塔内循环吸收后配制为盐酸， 可在本发明的酸溶步骤中重复使用。 与现有技术相比较， 本发明所具有的有益效果主要体现在以下方面 ： 生产工艺简单、 生产过程易于控制、 氧化铝提取率高、 生产成本低、 产 品质量稳定。 本发明选用具有高活性的循环流化床粉煤灰作 为原料， 采 用直接酸溶的方法从粉煤灰中浸取氧化铝， 省略了碳酸钠高温煅烧活化 步骤， 从而简化了工艺流程， 并降低了生产成本。 此外， 由于没有碱的 加入， 避免了氧化钠杂质的引入； 酸浸时采用耐酸反应釜在中温下 （100 - 200 °C )浸出， 氧化铝的浸取率高， 达到 80 %以上； 采用磁选和树脂吸 附结合的方法除铁， 与以往碱法除铁的工艺相比， 此方法操作步骤简单、 生产成本低、 除铁效果好。 采用本发明所述方法所得到的氧化铝产品， 其 A 1 2 0 3 含量不低于 98. 9wt % , Fe 2 0 3 含量不高于 0. 004wt % , S i0 2 含量不 高于 0. 02wt % , Na 2 0含量不高于 0. 008wt % , 均达到或高于中华人民共 和国有色金属行业标准 《YS/T274-1998氧化铝》 中对冶金级氧化铝一级 品的纯度要求。 其中 Fe 2 0 3 和 Na 2 0含量比标准的 0. 02wt %、 0. 5wt %低数 倍。 与国外主要氧化铝生产企业 （如美铝澳大利亚有限公司、 西班牙铝 业公司、 昆士兰铝业公司、 希腊 ADJ铝厂、 凯撒铝业公司等）相比， 采 用本发明所述方法所得到的氧化铝产品，在 A1 2 0 3 含量及 Fe 2 0 3 、 Na 2 0、 S i 0 2 等杂质含量上均优于同类产品。
另外， 由于本发明采用了改进的磁选设备， 铁去除效果提高了 20 % 以上， 铁的有效去除率由原来的 60 %提高到 80 %， 这极大地緩解了后续 工艺溶液中除铁的压力， 从而降低了生产成本， 提高了生产效率。 附图说明 图 1是本发明所述方法的流程示意图；
图 2是本发明优选实施方案中所述立环磁选机的 构示意图。 具体实施方式
下面进一步详细说明本发明所提供以粉煤灰为 原料制备冶金级氧化 铝的方法， 但本发明并不因此而受到任何限制。 以下实施例中所采用的立环磁选机的结构如图 2所示。 该磁选机包 括： 转环 101、 感应介盾 102、 上铁轭 103、 下铁轭 104、 励磁线圈 105、 进料口 106和尾矿斗 107， 还包括脉动机构 108和冲水装置 109。
转环 101为圓环形载体， 其中载有感应介质 102, 转环 101旋转时， 带动感应介质 102以及感应介质 102吸附的物质运动， 以便完成物料分 选。 转环 101可以任何适合的材料制成， 例如碳钢等。
电机或其它驱动装置可以为转环 101提供动力， 使得转环 101能够 按照设定速度转动。
当物料的含铁量或者处理量等参数低于预定值 时， 采用较低的转速， 例如 3转 /分钟， 使铁磁性杂质与磁场充分作用， 并被吸附到感应介质上 选出。
感应介质 102安装在转环中， 励磁线圏 105产生的磁场使得上铁轭 103和下铁轭 104成为一对产生垂直方向磁场的磁极，上铁轭 103和下铁 轭 104设置在转环 101下部的内、 外两侧， 以使转环 101在磁极间立式 旋转。 当转环 101旋转时， 转环 101中的感应介质 102会经过上铁轭 103 和下铁轭 104构成的磁极对磁化除铁。
所述感应介质 102为多层钢板网。 钢板网由 1Q 7制成。 每层钢板 网由丝梗编成， 网格为菱形。 所述丝梗的边缘具有棱状尖角。 所述上铁 轭 103与进料口 106连通， 所述下铁轭 104与用于出料的尾矿斗 107连 通。 钢板网的介质层间距为 3mm。 励磁线圏 105为双玻璃丝包漆包铝扁 线， 且所述双玻璃丝包漆包铝扁线是为实心导体。 励磁线圏 105 电流采 用连续可调控制， 因而磁场也连续可调。 该立环磁选机还包括脉动机构 108 ,所述脉动机构 108通过橡胶鼓膜 111与尾矿斗 107相连。 所述脉动机构由偏心连杆机构实现， 从而使脉动 机构 108所产生的交变力推动橡胶鼓膜 111往复运动，以使得尾矿斗 107 中的矿浆产生脉动。
冲水装置 109位于转环 101的上方， 用于利用水流将磁性物料冲入 精矿斗中。 冲水装置 109可以是各种适合的冲水、 喷淋装置， 例如喷头、 水管等。
所述进料口 106与上铁轭 103的侧部连通， 以使粉煤灰流经转环。 进料口 106可以使料斗或进料管。 用于入矿的进料口 106以较小的落差 进入上铁轭 103 ,避免了磁性颗粒由于重力作用而透过感应介 102的现 象发生， 从而提高了磁选除杂的效果。
所述立环磁选机还包括冷却装置 112,所述冷却装置 112设置在励磁 线圈周围， 用于降低励磁线圈的工作温度， 所述冷却装置为均压腔水套。 均压腔水套采用不锈钢材料制成， 不易结垢。 由于在水套的进出水处均 安装均压腔， 所述均压腔保证了水均勾地流经每一层水套， 并在套内各 处充满， 从而防止局部水路短路， 影响散热。 每层水套的水道横截面积 很大， 可完全避免水垢堵塞， 即使有一处发生堵塞， 也不影响水套中循 环水的正常流动； 而且水套与线圈大面积紧密接触， 可将线圏产生的大 部分热量通过水流带走。
均压腔水套与普通空心铜管散热相比， 散热效率高， 绕组温升低， 设备励磁功率低。 在额定励磁电流是 40A的情况下， 与采用普通空心铜 管散热的磁选机相比， 励磁功率可由 35kw降至 21kw。
在利用该磁选设备工作时， 进料的矿浆从侧部沿上铁轭 103 的缝隙 流经转环 101 , 由于转环 101内的感应介质 102在背景磁场中皮磁化， 感 应介质 102表面形成磁感应强度极高的磁场， 例如 22000Gs，矿浆中磁性 颗粒在这种极高磁场作用下吸着在感应介质 102表面， 并随转环 101转 动， 并被带至转环 101顶部的无磁场区，再通过位于顶部的冲水装 置 109 冲水， 将磁性物料冲入精矿斗中， 而非磁性颗粒则沿下铁轭 104的缝隙 流入尾矿斗 107中， 进而由尾矿斗 107的尾矿口排出。 在以下实施例和对比例中， 粉煤灰原料采用某热电厂产出的循环流 化床粉煤灰，其化学成分如表 1所示。
表 1 循环流化床粉煤灰化学成分（ wt % ) 实施例 1
(1)取流化床粉煤灰，粉碎至 200目，加水制成固含量为 33wt%的浆 料，使用采用如图 2所示的立环磁选机进行湿法磁选除铁，在场 为 1.5 万 GS下磁选两遍，使粉煤灰中铁含量降至 0.76wt % , 经板筐压滤机压滤 后得到固含量为 37.5wt %的滤饼；
(2)向滤饼中加入浓度为 28wt%的工业盐酸进行酸溶反应， 盐酸中 HC1 和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为 5: 1, 反应温度 150°C, 反应压力 l. OMPa, 反应时间 2h, 反应产物经板筐压滤机压滤、 洗涤后， 得到 pH 值为 1.5的盐酸浸液；
(3)将盐酸浸液经换热冷却至 65°C后， 采用装有 D001 (安徽皖东化 工厂）树脂的树脂柱深度除铁 (单柱）； 处理时盐酸浸液流速为 2倍树脂 体积 /小时， 得到氯化铝精制液；
(4)将氯化铝精制液进行减压浓缩， 浓缩时压力为 -0.05MPa， 浓缩温 度 80°C, 经浓缩后冷却、 结晶， 控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原 重量的 50%， 经离心分离得到结晶氯化铝；
(5)将步骤（4)所得结晶氯化铝在 400°C煅烧 1小时， 然后在 1100°C 煅烧 2小时， 得到氧化铝。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。
当所述大孔型阳离子树脂吸附饱和后 , 经过洗脱和再生使树脂恢复 吸附能力， 洗脱条件为： 洗脱剂采用浓度为 4wt Q / 々盐酸， 洗脱温度为 50°C, 盐酸流速为 1倍树脂体积 /小时， 共采用 2倍树脂体积的洗脱剂进 行洗脱； 再生时采用浓度为 4^%的盐酸， 温度为 40°C, 盐酸流速为 1 倍树脂体积 /小时， 共采用 1倍树脂体积的盐酸进行再生。 实施例 2
除步骤（1 ) 夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（1 ) 中的 操作条件调整为：
取流化床粉煤灰，粉碎至 300目，加水制成固含量为 25wt。/ 々浆料， 使用如图 2 所示的立环磁选机进行湿法磁选除铁， 在场强为 1.0 万 GS 下磁选三遍,使粉煤灰中铁含量降至 0.81wt %，经板筐压滤机压滤后得到 固含量为 32.0wt Q / 々滤饼。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 3
除步骤（1 ) 夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（1 ) 中的 操作条件调整为：
取流化床粉煤灰，粉碎至 150目，加水制成固含量为 40wt。/ 々浆料， 使用如图 2 所示的立环磁选机进行湿法磁选除铁， 在场强为 2.0 万 GS 下磁选二遍， 使粉煤灰中铁含量降至 0.69wt%, 经板筐压滤机压滤后得 到固含量为 43. Owt %的滤饼；
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 4
除步骤（2) 夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（2) 中的 操作条件调整为：
向滤饼中加入浓度为 2 Owt %的工业盐酸进行酸溶反应， 盐酸中 HC1 和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为 9: 1, 反应温度 200°C， 反应压力 2. IMPa, 反应时间 2h， 反应产物经沉降分离、 洗涤后， 得到 pH值为 1.4的盐酸浸 液。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 5
除步骤（2)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（2) 中的 操作条件调整为：
向滤饼中加入浓度为 37wt%的工业盐酸进行酸溶反应， 盐酸中 HC1 和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为 4: 1,反应温度 110°C，反应压力 0.15MPa, 反应时间 2h, 反应产物经减压过滤、 洗涤后， 得到 PH值为 1.7的盐酸浸 液。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 6
除步骤（3)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（3) 中的 操作条件调整为：
将盐酸浸液经换热冷却至 9(TC后， 采用装有 732 (安徽三星树脂科 技有限公司）树脂的树脂柱进行深度除铁（双 柱串连）， 处理时盐酸浸液 流速为 4倍树脂体积 /小时， 得到氯化铝精制液。
当所述大孔型阳离子树脂吸附饱和后， 经过洗脱和再生使树脂恢复 吸附能力， 洗脱条件为： 洗脱剂采用水， 洗脱温度为 60°C, 水流速为 1 倍树脂体积 /小时， 共采用 3倍树脂体积的洗脱剂进行洗脱； 再生时采用 浓度为 6wt°/ 々盐酸， 温度为 50°C, 盐酸流速为 3倍树脂体积 /小时， 共 采用 2倍树脂体积的盐酸进行再生。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 7
除步骤（3)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（3) 中的 操作条件调整为：
将盐酸浸液经换热冷却至 30°C后， 采用装有 JK008 (安徽皖东化工 厂）树脂的树脂柱进行深度除铁（双柱串连） ， 处理时盐酸浸液流速为 4 倍树脂体积 /小时， 得到氯化铝精制液。
当所述大孔型阳离子树脂吸附饱和后， 经过洗脱和再生使树脂恢复 吸附能力， 洗脱条件为： 洗脱剂采用浓度为 8\^%的盐酸， 洗脱温度为
30°C, 盐酸流速为 2倍树脂体积 /小时， 共采用 1倍树脂体积的洗脱剂进 行洗脱； 再生时采用浓度为 2wt Q / 々盐酸， 温度为 20°C, 盐酸流速为 1 倍树脂体积 /小时， 共采用 1倍树脂体积的盐酸进行再生。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 8
将实施例 7中步骤（ 3 )所使用的树脂换为 SPC - 1 (上海树脂厂）树 脂， 其它工艺条件不变。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 9
除步骤（4)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（4) 中的 操作条件调整为：
将氯化铝精制液进行蒸发浓缩， 浓缩时压力为 -0.03 MPa, 浓缩温度 95°C, 浓缩后冷却、 结晶， 控制析出的晶体重量占氯化铝精制液原重量 的 40%， 经减压过滤得到结晶氯化铝。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 10
除步骤（5)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（5) 中的 操作条件调整为：
将步骤（ 4 )中得到的结晶氯化铝在直接在 1200°C煅烧 3小时得到氧 化铝产品。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。 实施例 11
除步骤（5)夕卜， 其它操作条件均与实施例 1相同。 步骤（5) 中的 操作条件调整为： 将步骤（4)所得结晶氯化铝在 500°C煅烧 2小时，然后在 950°C煅烧 1 小时， 得到氧化铝。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。
对比例 1
步骤（ 2 )、 （ 3 )、 （ 4 )、 (5) 同实施例 1， 省略步骤（ 1 ), 即将粉煤灰 不经磁选直接酸溶， 得到氧化铝产品。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。
对比例 2
步骤（ 1 )、 （ 2 )、 (4) (5) 同实施例 1, 省略步骤（ 3 ), 即盐酸浸液 不经树脂吸附除铁而直接浓缩结晶、 煅烧； 且步骤（1) 中所采用的磁选 机为 CTD湿式磁选机（上海奕晟矿山机械有限公司） ，得到的氧化铝产品。
经测定， 氧化铝产品的化学成分如表 2所示。
表 2 氧化铝产品的化学成
注： A1 2 0 3 含量为 100%减去表中所列杂质总和的余量。
Next Patent: SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING RESOURCES IN HETEROGENEOUS NETWORK