[發(fā)明專利]煤矸石資源綜合利用氧化鋁聯(lián)產(chǎn)碳酸鈉的工藝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210264068.1
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN103754907A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宏;韓德民;雷菊花
• 申請（專利權(quán)）人: 雷菊花
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01F7/20;C01D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的同時聯(lián)產(chǎn)碳酸鈉的方法，尤其是以煤矸石為原料，經(jīng)酸堿聯(lián)合法生產(chǎn)冶金級氧化鋁和碳酸鈉的工藝。

背景技術(shù)：

煤矸石簡稱矸石，是煤矸石生產(chǎn)過程中的廢棄物。目前，煤矸石是我國年排放量和累計堆放量最大的工業(yè)廢棄物，其排放量約占工業(yè)固體廢棄物總量的40％以上，煤矸石的主要礦物組成有高嶺土、石英、長石、蒙脫石、伊利石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁等。我國的煤矸石主要以高嶺巖系為主，有些產(chǎn)煤區(qū)，如孝義地區(qū)，煤矸石除高嶺石外，還有波姆石。其煅燒后氧化鋁含量可達到40％以上，是十分寶貴的鋁資源。

在我國的很多產(chǎn)煤區(qū)，尤其是孝義地區(qū)，煤炭產(chǎn)業(yè)和一些高耗能產(chǎn)業(yè)集中在一個工業(yè)區(qū)內(nèi)發(fā)展，形成了許多煤炭-電力-電石-氯堿-聚氯乙稀(PVC)一體化的工業(yè)園。在這些工業(yè)園區(qū)內(nèi)，煤炭產(chǎn)業(yè)排放的煤矸石堆積于園區(qū)；電石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放于大氣；氯堿行業(yè)產(chǎn)生的氫氧化鈉需要進一步生產(chǎn)成為碳酸鈉出售；PVC生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的副產(chǎn)鹽酸較難利用，處理成本很高。如果能夠充分利用這些工業(yè)園區(qū)內(nèi)的廢棄物及副產(chǎn)品物料條件，將煤矸石中的氧化鋁低成本提取出來，則會形成整個工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈大循環(huán)。在我國大力提倡循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排及鋁土礦資源日益貧乏的今天，該產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)無疑會具有極好的經(jīng)濟效益和社會效益。

日前報道的以煤矸石為原料提取氧化鋁的方法有酸法、堿法、混鹽法、電鋁水泥法四類。其中堿法工藝可以用于制備低鐵氧化鋁，但是堿法工藝缺點是堿溶的過程中易將矸石中的二氧化硅溶解出來，須增加工序?qū)桎X進行分離。采用酸法不會將硅溶出，但其缺點是在提取氧化鋁的過程中，由于矸石中存在的鐵、鈦等均易溶于酸，因此通常需要進一步除雜。另一種提純氧化鋁的方法為鹽析法，如專利：CN1126177公開了一種鹽析法生產(chǎn)氧化鋁，CN1083023公開的了一種酸析法氧化鋁改進工藝，通過向酸浸煤矸石得到的氯化鋁溶液中通入氯化氫氣體的的方法得到氯化鋁結(jié)晶。鹽析法的環(huán)境污染較為嚴重，酸霧過大，制備氧化鋁、需要多次鹽析，工藝流程過長。同時，對于影響冶金級氧化鋁品級的最重要雜質(zhì)鐵無法去除。此外，其它經(jīng)酸法以煤矸石為原料提取氧化鋁的專利有：CN101209849公開了一種煤矸石提取氧化鋁的新工藝，CN101234774公開了一種由煤系高嶺巖或煤矸石制備氧化鋁的方法，CN1920067公開了一種從高硅含鋁礦物原料中酸法提取鋁的方法，這些發(fā)明中均未進行除鐵處理，因此對原料的純度要求較高，且產(chǎn)品的純度不能保證。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就是充分利用孝義市地區(qū)煤炭-電力-電石-氯堿-PVC一體化工業(yè)園內(nèi)的多種廢棄物及副產(chǎn)品，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以園區(qū)內(nèi)廢棄物及副產(chǎn)品煤矸石、二氧化碳、氫氧化鈉及鹽酸為原料來生產(chǎn)氧化鋁并聯(lián)產(chǎn)碳酸鈉的方法；

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案現(xiàn)的：

用煤矸石生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)碳酸鈉的方法，包括以下順序和步驟：

1、將煤矸石生產(chǎn)中產(chǎn)出的煤矸石粉碎至200目以，在900～1000℃焙燒中煅燒活化1.5～2.0小時，得到活化煤矸石灰渣；

2、將煅燒活化后的灰渣置于耐酸反應(yīng)釜中，加入濃度為20～30wt％PVC產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)鹽酸，HCI和灰渣中氧化鋁的摩爾比為4∶1～9∶1，反應(yīng)的溫度為100～200℃，反應(yīng)時間為3～4.0小時候，壓力0.1～2.5MPa，制備成酸浸液；

3、酸浸液經(jīng)固液分離與洗滌，得到氯化鋁酸浸液：

4、將氯化鋁酸浸液送入濃縮罐內(nèi)進行負壓濃縮，濃縮壓力為-0.03～-0.05MPa，濃縮溫度為50～110℃，濃縮6～8小時，濃縮后的液體放入緩沖冷卻罐，在室溫下冷卻析出結(jié)晶氯化鋁，當(dāng)析出的晶體達到原氯化鋁酸浸液重量的40～65％時停止析出，剩余的母液返回氯化鋁酸浸液重新進行濃縮結(jié)晶，經(jīng)帶式真空過濾機過濾得到結(jié)晶氯化鋁；

5、結(jié)晶氯化鋁煅燒分解制備粗氧化鋁，將結(jié)晶氯化鋁放入溫度300～500℃高溫爐中煅燒分解1～2小時，得到粗氧化鋁，煅燒生產(chǎn)的氯化氫氣體吸收塔內(nèi)循環(huán)吸收；

6、將粗氧化鋁粉磨到200目左右，放入耐奢反應(yīng)釜中，加入濃度為180～240克/升氫氧化鈉溶液，按粗氧化鋁與氫氧化鈉1.5～2.0：1的質(zhì)量比加入，在130～220℃條件下進行1～2小時堿溶，生成偏鋁酸鈉，鐵。鈦不溶物和其他雜質(zhì)形成赤泥，經(jīng)固液分離、洗滌后獲得偏鋁酸鈉溶液，洗渣后的洗液返回到耐壓反應(yīng)釜中重復(fù)利用；