一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法

摘要

本发明提供一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，包括以下步骤：对熟料窑尾气依次实施除尘、水洗预处理后，收集得到CO2气体；将得到的CO2气体加压后通入到含铝酸钠的料液中进行一次碳酸化分解至料液的pH9.7-10.6，对该一次碳酸化分解后的料液进行固液分离；将上述预处理得到的CO2气体加压后继续通入经一次碳酸化分解的滤液中，实施二次碳酸化分解，至料液的pH9.0-9.8，收集沉淀物。本发明利用熟料窑尾气对高铝粉煤灰综合利用得到的铝酸钠溶液进行二次碳酸化分解，解决了熟料窑尾气对环境的污染以及大量排放到空气中引起的温室效应问题，同时也综合回收铝酸钠溶液中的铝和镓，进一步提高资源利用效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，属于粉煤灰 综合利用生产氧化铝及废气综合利用领域。

背景技术

由于特殊的地质背景，我国鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中蕴藏 丰富的高岭石和一水软铝石等富铝矿物，其煤灰成分中氧化铝含量超过 40%，同时富集镓等有价元素，具有十分重要的开发利用价值。仅准格尔 煤田高铝煤炭已探明地质储量267.6亿吨，煤中氧化铝含量为10-13%，潜 在高铝粉煤灰的蕴藏量达70亿吨，相当于我国铝土矿保有储量的3倍； 镓的蕴藏量86万吨，占世界镓探明储量的80％以上。因此，准格尔煤田 是国内外罕见的煤－铝－镓复合矿产，具有极其重要的综合利用价值和开 发前景。

大唐国际发电股份有限公司开发了具有我国自主知识产权的预脱硅- 碱石灰法工艺，以高铝煤炭（粉煤灰）为原料，生产氧化铝及活性硅酸钙、 金属镓等副产品。在此过程中，CO₂气体是必不可少的，它主要用于铝酸 钠溶液的分步碳酸化分解过程，即根据氢氧化铝和氢氧化镓在碱性溶液中 开始析出的pH不同来分离铝和镓。传统用于铝酸钠碳酸化分解的原料气 来自于石灰石高温分解后产生的CO₂，由该方法产生的CO₂的体积分数较 高（约为22-41%），在进行铝酸钠碳酸化分解时，具有分解时间短、速 度快、分解产能高的优点；但是，同时也存在生成氢氧化铝的粒度小、强 度小和混有杂质多的缺点。

与此同时，在预脱硅-碱石灰法氧化铝生产过程中，氧化铝熟料窑产生的 大量体积分数为10-15%的CO₂被源源不断的排放掉。大量CO₂气体的排放， 不仅给环境带来了很大的危害，造成严重的温室效应，而且也带来了资源的 极大浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，通 过利用熟料窑尾气经处理后的低浓度CO₂气体进行碳酸化分解，从而使生 成的氢氧化铝的粒度大、强度大、杂质量少，有效的克服了使用石灰石高 温分解生成CO₂进行碳酸化分解的缺陷，不仅如此，还克服了熟料窑尾气 的过量排放造成的温室效应和资源的极大浪费。

本发明提供了一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，包括以下 步骤：

对熟料窑尾气依次实施除尘、水洗预处理后，收集得到CO₂气体；

将上述预处理得到的CO₂气体加压至0.06-0.30MPa后通入到含铝酸 钠的料液中进行一次碳酸化分解至料液的pH9.7-10.6，对该一次碳酸化分 解后的料液进行固液分离，分别收集沉淀和滤液；

将上述预处理得到的CO₂气体加压至0.06-0.30MPa后继续通入经一 次碳酸化分解的滤液中，实施二次碳酸化分解，至料液的pH9.0-9.8，收 集沉淀物；

其中，所述熟料窑尾气含有体积分数为10-15%的CO₂，所述含铝酸 钠的料液中的Al₂O₃浓度为80-115g/L。

进一步地，在一次碳酸化分解过程中，控制碳酸化分解时间5-10h， 分解温度70-80℃；在二次碳酸化分解过程中，控制碳酸化分解时间3-7h， 分解温度40-70℃。

进一步地，对所述熟料窑尾气的除尘过程具体为：将所述熟料窑尾气 依次通过立烟道、旋风除尘器、静电收尘器进行除尘后送入水洗环节进行 处理，并且分别将旋风除尘器和静电收尘器收集的窑灰送回熟料窑中循环 使用。

进一步地，来自熟料窑通过立烟道除尘后，尾气压力为-50至-250Pa， 温度为200-265℃，含尘量为200×10³至250×10³mg/m³。

进一步地，通过旋风除尘器除尘后，尾气压力为-280至-420Pa，温度 为180-230℃，含尘量为19.3×10³至25.6×10³mg/m³。

进一步地，通过静电收尘器除尘后，尾气压力为-680至-850Pa，温度 为150-200℃，含尘量为50至100mg/m³。

进一步地，对所述熟料窑尾气除尘后的水洗过程具体为：将通过立烟 道、旋风除尘器、静电收尘器进行除尘后的熟料窑尾气送入喷淋塔中进行 水洗。

进一步地，通过水洗处理后，尾气压力为1.01×10⁵Pa，温度为10-40 ℃，含尘量为10至30mg/m³。

进一步地，所述含铝酸钠的料液来自高铝粉煤灰预脱硅碱石灰烧结后 生成的熟料经溶出后得到的溶液。

进一步地，经一次碳酸化分解得到的沉淀物用于制备氧化铝，经二次 碳酸化分解得到的沉淀物用于制备镓产品。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、相比于利用石灰石高温煅烧产生的尾气进行铝酸钠的碳酸化分解， 本发明利用含有10-15%的CO₂的熟料窑尾气进行碳酸化分解克服了生成 的氢氧化铝粒度小、强度小、杂质含量多的缺陷。

2、相比于利用石灰石高温煅烧产生的尾气进行铝酸钠的碳酸化分解， 本发明综合利用熟料窑尾气，解决了高铝粉煤灰预脱硅-碱石灰烧结法生产 氧化铝过程中产生的熟料窑尾气对环境的污染以及大量排放到空气中引 起的温室效应问题。

3、相比于利用石灰石高温煅烧产生的尾气进行铝酸钠的碳酸化分解， 本发明通过控制二次碳酸化分解的温度与时间和Al(OH)₃与Ga(OH)₃在铝 酸钠溶液中析出的pH范围不同，采用二次碳酸化分解法综合回收铝酸钠 溶液中的铝和镓，进一步提高资源利用效率。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明 实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，具体方法如下：

1）将含有体积分数为12%的CO₂熟料窑尾气通过立烟道除尘后， 尾气压力为-50Pa，温度为200℃，含尘量为200×10³mg/m³；

2）将步骤1）处理后的尾气通过旋风除尘器除尘后，尾气压力为-280 Pa，温度为180℃，含尘量为19.3×10³mg/m³；

3）将步骤2）处理后的尾气通过静电收尘器除尘后，尾气压力为-680 Pa，温度为150℃，含尘量为50mg/m³；

4）将步骤3）处理后的尾气通过水洗处理后，尾气压力为1.01×10⁵Pa， 温度为10℃，含尘量为10mg/m³；

5）对水洗处理后的尾气实施0.10Mpa的加压处理后，通入至Al₂O₃浓度为100g/L的铝酸钠料液中进行一次碳酸化分解，在一次碳酸化分解 过程中，控制碳酸化分解温度70℃，分解时间为8h，至分解后料液的 pH=10.0，过滤分离Al(OH)₃沉淀，Al(OH)₃滤饼（成分见表1）送往晶 种分解工序用以制备氧化铝，向滤液中继续通入预处理后实施0.10Mpa 加压的体积分数12%的CO₂熟料窑尾气实施二次碳酸化分解，控制碳酸 化分解温度50℃，分解时间4h,至分解后料液的pH=9.5，过滤分离 Ga(OH)₃沉淀，Ga(OH)₃滤饼送往下一道工序用以制备镓产品。

表1.碳酸化分解法对氢氧化铝质量的影响

实施例2

一种利用熟料窑尾气进行碳酸化分解的方法，具体方法如下：

1）将含有体积分数为14%的CO₂熟料窑尾气通过立烟道除尘后， 尾气压力为-250Pa，温度为265℃，含尘量为250×10³mg/m³；

2）将步骤1)处理后的尾气通过旋风除尘器除尘后，尾气压力为 -420Pa，温度为230℃，含尘量为25.6×10³mg/m³；

3）将步骤2）处理后的尾气通过静电收尘器除尘后，尾气压力为 -850Pa，温度为200℃，含尘量为100mg/m³；

4）将步骤3）处理后的尾气水洗处理后，尾气压力为1.01×10⁵Pa， 温度为40℃，含尘量为30mg/m³；

5）对水洗处理后的尾气实施0.30Mpa的加压处理后，通入至Al₂O₃浓度为110g/L的铝酸钠料液中进行一次碳酸化分解，在一次碳酸化分解 过程中，控制碳酸化分解温度80℃，分解时间为9h，至分解后料液的 pH=9.8，过滤分离Al(OH)₃沉淀，Al(OH)₃滤饼（成分见表2）送往晶 种分解工序用以制备氧化铝，向滤液中继续通入预处理后实施0.10Mpa 加压的体积分数12%的CO₂熟料窑尾气实施二次碳酸化分解，控制碳酸 化分解温度40℃，分解时间3h,至分解后料液的pH=9.7，过滤分离 Ga(OH)₃沉淀，Ga(OH)₃滤饼送往下一道工序用以制备镓产品。

表2.碳酸化分解法对氢氧化铝质量的影响

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。