[發明專利]從粉煤灰和煤矸石中回收氧化鐵的方法

有效

• 申請號: 200810017868.7
• 申請日: 2008-04-02
• 公開（公告）號: CN101254951A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 潘愛芳;楊勝科;馬潤勇
• 申請（專利權）人: 潘愛芳
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 李子安

技術領域

本發明屬于固體廢棄物回收利用技術領域，具體涉及一種從粉煤灰和煤矸石中回收氧化鐵的方法。

背景技術

煤系固體廢物包括粉煤灰和煤矸石，來自煤的開采、加工和利用過程。煤矸石是與煤伴生的巖石，在采煤和煤的洗選過程中，都有煤矸石排除。粉煤灰則是燃煤廢雜，是燃煤電廠排出的固體廢棄殘渣。目前，我國煤系固體廢物總堆存量已超過20億噸，而且還在以每年約1億噸的速度增加，不僅占用了大量的土地資源，而且還嚴重污染著環境。

不久的將來必須實施粉煤灰和煤矸石綜合利用，通過循環利用實現廢棄物的零排放這一目標。國內外目前對粉煤灰和煤矸石大多采用燒制水泥、空心磚等途徑，這些僅僅為一種低水平的利用，往往難以獲得良好的經濟效益。因此，如何提高粉煤灰和煤矸石的利用價值，成為電力及相關企業實現可持續發展所面臨的亟待解決的重大問題。

化學分析表明，煤中含有80多種元素，燃燒時其中少部分隨煙排掉，大部分仍保留在粉煤灰中，其主要組成元素為硅、鋁、氧、鐵，其次還有鈣、鎂、鉀、鈉、硫、釩、鈦等，同時還賦存一些珍貴的稀有金屬鍺、鎵、鈾、釷等元素。因此，如能將其中的高附加值成分提取出來得到有效利用，可成為一種來源廣泛的、可取得良好經濟效益的再生資源。

粉煤灰和煤矸石的綜合利用研究，特別是從中提取氧化鋁的研究自上世紀40年代開始至今，國內外的許多專家、學者在這方面進行了大量的工作，提出了多種提取方法。其中，代表性的主要有：石灰石燒結法、堿石灰燒結法、堿燒法、氟氨助溶法等等。在這些方法中，石灰石燒結法是目前唯一付諸于工業實踐的一種方法，其它方法由于工藝條件的限制、氧化鋁提取率低、能耗高、生產成本高、排渣量大等各種原因，目前仍然停留在實驗階段。

需要指出的是，這些方法主要考慮粉煤灰和煤矸石中主量成分氧化鋁的經濟價值，而氧化鐵往往作為雜質處理掉。從粉煤灰中回收氧化鐵的技術，國內外學者也進行了大量的工作，提出了不同的提取方法。其中，代表性的主要有：磁選法、氧化鈣燒結法、堿石灰燒結法等等。在這些方法由于工藝條件的限制、氧化鐵回收率低、能耗高、生產成本高、排渣量大等各種原因，目前難以實施。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種能耗及生產成本低，氧化鐵提取率及純度高的從粉煤灰和煤矸石中回收氧化鐵的方法。該方法可解決提取氧化鋁之后所剩殘渣堆放占用土地和污染環境的問題，可解決現有技術中殘渣量大以及殘渣利用附加值低的難題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種從粉煤灰和煤矸石中回收氧化鐵的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)對粉煤灰或煤矸石進行研磨，并使其顆粒直徑在200-400目之間，將研磨后的粉煤灰或煤矸石與Na₂CO₃按重量百分比粉煤灰或煤矸石∶碳酸鈉＝1∶0.5～5的比例混合、攪拌；

(2)將步驟(1)形成的混合物在溫度600～1000℃條件下煅燒0.5～2小時；

(3)向燒結產物中加入適量的水，按重量百分比燒結物∶水＝1∶50～200，在60～95℃下浸提0.5～2小時后過濾；

(4)向步驟(3)所得濃縮濾液中通入CO₂，碳分2小時后過濾，得到H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物；

(5)在步驟(3)和(4)所得的濾渣中，加入濃度為30％的工業鹽酸，使反應體系的pH值為1.0-5.5，其固液重量比為1∶5，在溫度為60～80℃條件下，反應50～400分鐘，反應后過濾，所得濾渣為硅膠，濾液為AlCl₃與FeCl₃混合溶液；

(6)將步驟(5)得到的AlCl₃與FeCl₃混合溶液經濃縮、結晶和加熱分解，得到含Al₂O₃與Fe₂O₃的混合物；

(7)將Al₂O₃與Fe₂O₃混合物置入5％的NaOH溶液中，使反應體系pH值為8.0-12.5，攪拌溶解，過濾，濾液為NaAlO₂，濾渣為含鐵殘渣；