[發明專利]一種綜合提取煤矸石中硅鋁鐵的方法

有效

• 申請號: 201110410815.3
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102515279A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 夏舉佩;張召述;楊榮;晁靜霞
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G49/02
• 分類號: C01G49/02;C01F7/02;C01D5/00;C01B17/74;C01B33/12;B09B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種綜合提取煤矸石中硅鋁鐵的方法，屬于煤系固體廢棄物資源化利用技術領域。

背景技術

中國是一個以煤炭為主要能源的發展中國家，在一次能源消耗中，煤炭占70%以上，所占比重高出世界平均水平的一倍以上，并且在今后相當長的一段時期內，中國的能源結構仍是以煤炭為主。

煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進過程中的掘進矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是SiO₂、Al₂O₃，另外還含有數量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（鎵、釩、鈦、鈷），根據煤的成因及周邊地質結構，含量有較大差異。

煤矸石排放量相當于當年煤炭產量的10％左右，目前已累計堆存45億噸，占地約12萬公頃，是目前我國排放量最大的工礦業固體廢棄物之一。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，影響生態環境，矸石淋溶水將污染周圍土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環境，影響礦區居民的身體健康。?隨著國家環保執法力度的不斷加大，人們對環境質量要求的提高，解決煤矸石污染環境問題顯得越來越突出，自60年代起，很多國家開始重視煤矸石的處理和利用，其利用途徑概括起來主要有以下幾種：（1）?回收煤炭和黃鐵礦，殘余物用作建筑材料；（2）用于發電：主要用洗中煤和洗矸混燒發電，混合物發熱量約2000cal/kg，爐渣可生產爐渣磚和爐渣水泥；(3)?制造建筑材料：代替粘土作為制磚原料，利用煤矸石本身的熱值，節約煤炭；（4）代替粘土組分生產普通水泥，燒結輕骨料；（5）煤矸石還可用于生產低熱值煤氣，制造陶瓷，制作土壤改良劑，或用于鋪路、井下充填、地面充填造地等。通過上述多渠道應用，煤矸石的綜合利用水平有了顯著提高，但綜合利用效果差，沒有充分回收煤矸石中的有價元素，為此，不少科學工作者對煤矸石中的有價元素提取做了大量研究工作，提出了獨具創新性的方法，如專利CN101172632?利用煤矸石生產氫氧化鋁和硅酸工藝方法。針對現有方法僅利用煤矸石中的氧化鋁組分，提取率也僅65-85％；棄用主要組分二氧化硅；耗能高，成本高；主要組分棄用和多次水洗滌而洗滌液又未加回收造成二次污染的問題，發明運用純堿和燒堿循環的原理，采用燒結法工藝，通過純堿堿融-燒堿堿熔-水解-碳化-苛化，實現同時提取95％的氧化鋁和90％的二氧化硅，生產氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈣。CN1903727?公開了一種煤矸石生態化利用聯產氧化鋁/白炭黑/低灰碳的方法。該方法是以SiO₂、Al₂O₃為主的含量各不相同的煤矸石、采煤高嶺石等礦物為原料，經過破碎后用硫酸溶液加熱提取、分離，獲得硫酸鋁酸溶液。在提取、分離時加入少許氟化物為激活劑，再向該溶液中加入硫酸鹽作為共結晶劑，經濃縮、結晶等，可以得到優級礬鹽晶體，同時酸性母液循環利用進入下次提取，殘渣經堿液提取氧化硅得硅酸鹽和回收碳，工藝過程中的液、氣、渣的均可循環利用。CN101254951公開了一種從粉煤灰和煤矸石中回收氧化鐵的方法，該方法采取對粉煤灰或煤矸石進行研磨、焙燒工藝，水浸、碳分分離氧化鋁工藝，酸化分離二氧化硅工藝以及氫氧化物沉淀法獲得氧化鐵工藝等工藝環節，粉煤灰和煤矸石中氧化鐵的提取率到86％以上，整個工藝過程均在常壓條件下進行，整個工藝過程實現了資源的循環利用，不會對周邊環境造成新的污染。CN101913632A公開了一種煤矸石燃燒灰渣提取氧化鋁、氧化硅和氧化鐵的方法，煤矸石經預處理后根據發熱量情況配煤，在煅燒發電的同時實現煤矸石活化，所產生的電力和蒸汽供系統使用；灰渣用酸法提取氧化鋁，堿法提取氧化硅，并通過副產物的綜合利用提取氧化鐵；各工藝環節所需要的酸、堿、石灰、萃取劑和CO₂在系統內循環。本發明實施煤矸石資源化，煤矸石中的能源和化學組成都得到了充分利用，大幅度減少了溫室氣體和廢渣的排放量，提高了系統的經濟效益，是一種新型的煤矸石綠色化和高附加值利用技術，競爭優勢明顯。?CN101759209A公開了一種從煤矸石中提取氧化鋁與硅膠的生產方法，該方法采取焙燒活化、浸取過濾分離、碳分、碳酸鈉及水回收、硅鋁分離、熱解、鹽酸回收等步驟，獲得高純度氧化鋁和硅膠，整個工藝過程中所產生的CO₂以及提取過程中所使用的堿、酸和水均可回收并實現循環利用。?CN101850998A公開了一種用煤矸石生產氧化鋁聯產碳酸鈉的方法，是將煤矸石煅燒活化后酸溶，制備成氯化鋁酸浸液，濃縮結晶制備結晶氯化鋁，經煅燒分解制成粗氧化鋁，經堿溶生成偏鋁酸鈉，鐵、鈦不溶物和其他雜質，經固液分離、洗滌得偏鋁酸鈉溶液，加入氫氧化鋁晶種，生成氫氧化鋁沉淀，同時生成碳酸鈉溶液，經固液分離得氫氧化鋁晶體和碳酸鈉溶液，經濃縮結晶后制成碳酸鈉，氫氧化鋁經煅燒制得冶金級氧化鋁。