[發明專利]利用煤系高嶺土制備超細氧化鋁聯產白炭黑的方法

有效

• 申請號: 201110369401.0
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103121700A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 劉欽甫;伍澤廣
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01B33/12
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 王明霞

技術領域

本發明屬于煤系高嶺土綜合利用領域，具體涉及一種利用煤系高嶺土堿法制備超細氧化鋁聯產白炭黑的方法。

背景技術

煤系高嶺土是賦存于煤系地層的主要共伴生礦物，我國煤系高嶺土資源十分豐富，資源總量為497.09億噸。它們一般位于煤層頂板或底板，或以夾矸的形式存在于煤層中，在煤炭開采過程中常被作為矸石采出廢棄，不僅造成資源的浪費，而且堆積地表，占據良田，造成嚴重的環境污染。基于資源綜合利用、環境保護以及發展循環經濟的要求，開展以煤系高嶺土為原料，生產氧化鋁和白炭黑等高附加值化工產品具有非常重要的戰略意義。

煤系高嶺土的加工方法包括酸法和堿法，酸法在浸取煤系高嶺巖時會將許多可溶出的雜質如Fe、Ti、Mg等帶入溶液，須增添后序的處理工序，另外，酸法對環境的污染大，并且對設備的腐蝕嚴重。

中國專利CN101234774A公開了一種由煤系高嶺巖或煤矸石制備氧化鋁的方法，利用煤系高嶺巖或煤矸石中內熱源對其中高嶺石煅燒性能的特殊影響，通過粉碎、低溫煅燒、鹽酸浸取、過濾、提純、分布熱解制得氧化鋁。

中國專利CN1334240A公開了一種利用高嶺巖(土)生產超純氧化鋁的工藝，是將高嶺巖(土)熟料與酸反應生產鋁鹽，鋁鹽加堿形成鋁酸鹽，有效的分離了Fe、Ti等雜質，然后加酸形成鋁的水化物，鋁的水化物經干燥、洗滌后，一次性剔除產品中堿離子。

另外，現有的煤系高嶺土的開發利用普遍只是側重于利用煤系高嶺土或煤矸石含有的氧化鋁和二氧化硅的某一方面，造成了資源的綜合利用率低、產品附加值不高等問題；高能耗和資源綜合利用低，生產過程中副產物不能循環使用，變成了環境的垃圾，造成了產品的單位成本高。

有鑒于此，特提出本技術方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用煤系高嶺土生產超細氧化鋁和白炭黑的工藝方法，該方法實現了所有副產物的循環利用，具有資源利用率高、生產成本低、產品附加高、環境污染小、工藝簡單容易控制等優點。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種利用煤系高嶺巖生產超細氧化鋁聯產白炭黑的方法，包括以下步驟：

(1)將煤系高嶺巖破碎成粉料后，進行焙燒；

(2)焙燒后的粉料經自然冷卻后，于80～100℃條件下用質量分數為5-25％燒堿溶液進行浸取30～90分鐘，過濾，得到硅酸鈉液和堿浸渣，燒堿的總用量按照Na₂O∶SiO₂＝1.0～1.2的摩爾比計算；

(3)向硅酸鈉液中加入分散劑，分散劑的加入量為硅酸鈉液質量的0.5～5％，通入二氧化碳氣體進行碳酸化處理，當溶液的pH為4～7時碳酸化反應結束，過濾，得到原硅酸沉淀濾餅和脫硅液；

(4)將原硅酸沉淀濾餅進行陳化、焙燒，得白炭黑；

(5)向脫硅液中加入生石灰繼續反應，反應結束后過濾，得到碳酸鈣濾餅和燒堿溶液，碳酸鈣濾餅干燥后作為石灰石原料循環使用，燒堿溶液調制成堿浸所需的濃度循環使用；

(6)將堿浸渣、純堿與石灰石按照摩爾比：Ca/Si＝2～3，Na/Al＝1～1.2配料，在1000～1350℃下進行燒結處理，時間控制在0.5～1小時，燒結過程中產生的窖氣為二氧化碳，回收作碳酸化使用；

(7)將燒結處理的熟料在600～700℃取出，使其實現自粉化；

(8)將自粉化的粉料進行水淬、過濾，得到NaAlO₂溶液和硅鈣渣；

(9)向NaAlO₂溶液中加入分散劑，分散劑的加入量為NaAlO₂溶液質量的0.5～5％，通入二氧化碳氣體進行碳酸化處理，當溶液的pH為4～7時碳酸化反應結束，過濾，濾餅經洗滌、焙燒后得到超細氧化鋁，濾液為純堿的稀溶液，經濃縮后循環使用。

本發明提供的上述利用煤系高嶺巖生產超細氧化鋁聯產白炭黑的方法，采用堿法脫硅和堿石灰燒結法，對設備的腐蝕小、要求低，工藝方法中產生的副產物全部回收循環使用，燒結過程中產生的窖氣通入硅酸鈉液和NaAlO₂液中進行碳酸化處理，脫硅液中加入生石灰得到的碳酸鈣干燥后作為石灰石原料循環使用、得到的燒堿溶液調制成堿浸所需的濃度循環使用，自粉化后得到的硅鈣渣可制成高標水泥，NaAlO₂溶液進行碳酸化處理后得到的濾液為純堿的稀溶液，經濃縮后循環使用，整個工藝方法實現了零排放；另外，該方法聯產白炭黑和氧化鋁，能耗低，煤系高嶺巖的綜合利用率高，產品的附加值高。