[發明專利]一種煤矸石中高效提取鋁鐵鈦的方法

有效

• 申請號: 201310315648.3
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103408050A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 夏舉佩;張召述;自桂芹
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01F7/74
• 分類號: C01F7/74;C01G23/00;C01G49/14
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種高鐵高鈦煤矸石高效提取鋁鐵鈦的方法，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。

煤矸石是在煤炭生產和加工過程中產生的一種固體廢棄物，同時也是現階段我國排放量最大的工業廢棄物之一。煤矸石的大量堆存不僅占用土地，對周邊環境的污染也很嚴重，同時在一定程度上造成了資源的浪費。因此，煤矸石資源化綜合利用問題將成為我國可持續發展中必須解決的重大資源和環境問題。

目前，煤矸石在發電、生產建筑材料和充填造田等方面已取得廣泛應用，但普遍存在技術含量不高、附加值低、經濟效益不明顯等問題，大多還存在嚴重的二次污染。煤矸石中含有豐富的鋁鐵硅等資源，對煤矸石中有價元素的提取，將是煤矸石綜合利用的熱點。

煤矸石的主要成分是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）。煤矸石的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。

煤矸石作為一種可利用的資源，不同應用途徑對煤矸石巖石種類、礦物結構和化學組成的要求也有所不同。煤矸石的分類，能為煤矸石的綜合利用和長遠發展提供決策性依據，有利于指導探索出高科技含量、高附加值綜合利用的新路。

由于各地煤矸石成分復雜，物理化學性質差異很大，加之不同的煤矸石加工利用方向對煤矸石的化學組成及物理化學特性要求不一樣，目前，國內外尚無科學、統一的分類標準。常用的分類方法有：（1）按煤矸石的來源可分為煤巷矸、巖巷矸、自燃矸、洗矸、手選矸和剝離矸六大類；（2）按煤矸石的巖石類型可分為粘土巖矸石、砂巖矸石、粉砂巖矸石、鈣質巖矸石和鋁質巖矸石等；（3）按煤矸石中碳含量可以分為四類：一類<4%，二類4%~6%，三類6%~20%，四類>20%，一類、二類煤矸石可作為水泥的混合材、混凝土骨料和其他建材制品的原料，三類煤矸石可用作生產水泥、磚等建材制品，四類煤矸石宜用作為燃；（4）按煤矸石中鐵化合物含量分類可分為少鐵的<0.1%、低鐵的0.1%~1.0%、中鐵的1.0%~3.5%、次高鐵的3.5%~8.0%、高鐵的8%~18%、特高鐵的>18%；（5）按煤矸石中鋁硅比分類可分為三個區段：鋁硅比大于0.5，這種矸石主要特點是含鋁量高，含硅量相對較低；鋁硅比為0.5~0.3，其特點是鋁、硅含量都適中，鋁硅比<0.3，矸石特點是硅含量比鋁含量相對高得多。

從煤矸石中提取有價元素生產化工產品是目前研究的熱點。我國煤矸石以粘土巖矸石居多，利用粘土巖矸石和鋁質巖矸石提取氧化鋁是近年來競相開發的研究熱點，并形成了燒結法和酸法兩種技術體系。燒結法是高鋁煤矸石、石灰石、純堿、鋁土礦為原料，采用傳統燒結法氧化鋁生產工藝提取氧化鋁及硅產品；酸法是以鹽酸、硫酸為酸浸介質使煤矸石中的氧化鋁轉化為相應鋁鹽達到鋁資源回收目，酸渣濕法或干法回收硅。