[發明專利]一種利用煤矸石生產低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法

無效

• 申請號: 201110415203.3
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102515234A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 夏舉佩;張召述;谷立軒
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01F7/74
• 分類號: C01F7/74;C01F7/76;C02F1/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種利用煤矸石生產低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，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Al₂O₃、SiO₂，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）。其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，混合物發熱量每kg約2000大卡，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。

硫酸鋁是十分重要的基礎工業原料，廣泛用作凈水劑、造紙施膠劑、食品添加劑、石油裂解催化劑等行業，影響其質量的主要因素是鐵含量，目前我國硫酸鋁的生產主要以鋁土礦為主，常用的工藝是高溫高壓高酸量，該法生產的硫酸鋁鐵含量高，需要用化學沉淀、萃取等方法進行脫鐵處理，生產流程長，同時會產生二次污染，高品質的硫酸鋁則需采用鋁粉、氫氧化鋁或氧化鋁與酸反應制備，成本較高。

如專利CN1412115?提供了一種用鋁礬土和硫酸在加壓反應釜內高溫反應生成硫酸鋁，該方法鋁礬土粉為-150目，用夾套加熱來控制反應液溫度在150℃～165℃，硫酸濃度為20％～25％；專利CN1153141用鋁礬士或鋁礦粉或礬渣等含鋁物質與硫酸在反應器中反應制取液體硫酸鋁；專利CN1153141用鋁礬士或鋁礦粉或礬渣等含鋁物質與硫酸在反應器反應制取液體硫酸鋁，重量百分比35％～55％三氧化二鋁的含鋁物質與濃硫酸的重量百分比為98％～105％。但國內的鋁土礦資源并不豐富，并且礦石類型主要以高硅、高鐵、低鋁硅比和一水硬鋁石為主，與澳大利亞、幾內亞、牙買加等國家易溶的三水鋁石型鋁土礦相比，加工成本沒有優勢，即使這樣我國具有開采、利用價值的鋁土礦資源在未來6～7年內面臨枯竭。因此尋找新的氧化鋁資源是中國鋁業可持續發展的關鍵。煤系固廢中含有的20%以上的氧化鋁，是一種最具潛力的氧化鋁資源。