[發明專利]利用煤矸石生產氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉工藝方法

無效

• 申請號: 200910029326.6
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101857251A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 劉慶玲
• 申請（專利權）人: 劉慶玲
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01B33/00;C01D7/00
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利用煤矸石生產氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉工藝方法。

技術領域：本發明涉及利用鋁硅酸鹽礦物的化工開發利用方法，特別是一種利用煤矸石生產氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉的工藝方法。

背景技術：據邊炳鑫、解強、趙有才在《煤系固體廢物資源化技術》(化學工業出版社2005年5月第一版)一書中稱：煤矸石作為煤炭生產過程的副產物，產量約占煤炭開采量的10-25％。截止到2004年，全國煤礦堆積貯存的煤矸石已達40億噸以上，占地近30萬畝。隨著煤炭開采的增加，全國每年新增加的煤矸石有3億噸以上，除了綜合利用的近6千萬噸外，其余近2.4億噸煤矸石都被繼續堆積貯存。

煤矸石的基本組成是鋁硅酸鹽，主要是氧化鋁和二氧化硅，兩組分合計約占煤矸石總量的70-98％，大部分在80％左右，其中氧化鋁約占15-45％，二氧化硅一般占40-65％，另含少量鐵、鈣、鎂等元素的氧化物，各組分的含量因煤矸石的產地而異。

從工業廢棄物煤矸石中提取化工產品，變廢為寶，改善環境，是世界各國、更是我國的重要產業政策。

馮詩慶在1995年第4期《無機鹽工業》第22-24頁刊文《煤矸石制鋁鹽和白炭黑》(對比文獻1)，提出用酸浸煤矸石與其中的氧化鋁組分發生反應生成鋁鹽，然后加銨鹽反應生成氫氧化鋁和銨明礬。此對比文獻1采用酸法處理煤矸石工藝得到鋁鹽產品，氧化鋁的提取率只有65％左右，而煤矸石中的另一種更主要的組分二氧化硅卻只是作為尾渣，經過活化劑改性反應得到因為含其他少量組分而純度不高的白炭黑，技術的經濟價值不高。

杜玉成等在1997年第5期《河北冶金》第28-31頁刊文《煤矸石制備氫氧化鋁、氧化鋁及高純度α-氧化鋁微粉的研究》(對比文獻2)，提出對氧化鋁含量大于35％的煤矸石，采用酸鹽聯合法先經硫酸浸泡生成硫酸鋁，去除二氧化硅殘渣，再加硫酸銨和氨水鹽析反應得到氫氧化鋁，用去離子水洗滌除去氫氧化鋁上吸附的雜質離子，然后經焙燒得到氧化鋁；用鹽酸浸泡煤矸石，去除二氧化硅殘渣后，經氯化氫氣體鹽析除雜提純、再加氨水活化、交聯劑高聚復合反應生成鋁凝膠、1100-1300℃高溫煅燒轉型，得到高純度α-氧化鋁微粉。此對比文獻2采用酸鹽聯合法工藝處理煤矸石，氧化鋁的提取率也只有75％左右，煤矸石中另一更主要的組分二氧化硅并沒有被利用。

劉小波、付勇堅、肖秋國、鄧文在《自然資源學報》1998年13卷1期第77-80頁刊文《煤矸石資源充分利用的新工藝》(對比文獻3)，提出將煤矸石、石灰石破碎后按一定比例配料并混合球磨，得到的粉料與純堿制備的Na₂CO₃水溶液混練，制成煤矸石-石灰石-純堿混合物料。該物料粒化后入爐燒結，所得到的燒結物料與外加的鐵礦石、石灰石粉料再次混合共磨，然后以清水浸取，過濾分離后得到Na₂O·Al₂O₃溶液和殘渣。將二氧化碳引入Na₂O·Al₂O₃溶液中使之碳酸化分解，從而得到Al(OH)₃沉淀和Na₂CO₃稀溶液；將Al(OH)₃沉淀干燥煅燒，最終得到工業氧化鋁。殘渣經高溫直接煅燒后成為硅酸鹽水泥熟料。此對比文獻3采用石灰石-純堿燒結法，煤矸石原料中氧化鋁的提取率有了較大提高，但也只能達到80-85％；同時，煤矸石中另一更主要的組分二氧化硅仍然沒有被高附加值利用，只是作為殘渣用于生產水泥，二氧化硅組分的經濟價值未得到充分利用。

綜上所述，對比文獻1、2、3存在下列不足：

1、均只對煤矸石中的氧化鋁組分進行高附加值利用，對氧化鋁組分的提取率也只能達到65-85％，因此資源的利用率都較低，只相當于利用了煤矸石原料總量的20-30％左右；當原料煤矸石中氧化鋁含量較低時，原料煤矸石將不能利用。

2、對煤矸石中的另一更主要的組分二氧化硅，對比文獻1中只是經過活化劑改性反應得到純度不高的白炭黑，對比文獻2中予以棄用，對比文獻3中只是作為殘渣用于生產低價值的水泥，二氧化硅組分沒有得到高附加值利用。

3、在利用煤矸石過程中，對比文獻1和對比文獻2均出現了因為能耗高，產品生產周期長，加之煤矸石原料利用率較低，使得單位產量產品成本增加，生產成本難以降低的問題。

4、對比文獻1和對比文獻2的工藝中都需要多次用水洗滌，而洗滌液又未能加以回收利用，不僅耗費了大量可貴的水資源，加上對比文獻2中煤矸石的主要成分二氧化硅的棄用，均造成對環境的二次污染。