[發(fā)明專利]一種煤矸石、粉煤灰制備高分子比冰晶石的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610159455.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN105692668B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖景波;陳居玲;夏嬌彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南陽(yáng)東方應(yīng)用化工研究所
• 主分類號(hào): C01F7/54
• 分類號(hào): C01F7/54;C01G49/06;C01B33/12
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙)41117
• 代理人: 秦舜生

1.一種煤矸石制備高分子比冰晶石的方法，首先采用酸堿聯(lián)合浸出工藝，在常壓和中溫條件下直接對(duì)煤矸石做浸出處理，制得含有鋁、鐵硫酸鹽的酸浸出液和水玻璃，然后以含有鋁、鐵硫酸鹽的酸浸出液制備高分子比冰晶石，其特征在于：

步驟一：將由煤矸石酸浸所得酸浸出液送鋁、鐵分離工序，首先向酸浸出液中加還原劑將其中的Fe³⁺還原為Fe²⁺；再以氨水或氨氣為沉淀劑，使酸浸出液中的鋁轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，經(jīng)過濾收得氫氧化鋁和主要成份為鐵的硫酸鹽的沉鋁后溶液;

步驟二：將步驟一所得氫氧化鋁與水混合，然后加入氫氧化鈉，使氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾收得偏鋁酸鈉溶液和主要成份為氫氧化鐵的固體殘余物，實(shí)現(xiàn)鋁與鐵的再次分離，即鋁化合物的凈化，偏鋁酸鈉溶液作為制備高分子比冰晶石的原料；

步驟三：將由市場(chǎng)采購(gòu)的磷化工企業(yè)產(chǎn)出的副產(chǎn)氟硅酸送氨化反應(yīng)器，以氨水或氨氣為氨化劑進(jìn)行氨化反應(yīng)，生成氟化銨和白炭黑沉淀，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾收得白炭黑和氟化銨溶液，將白炭黑洗滌、干燥后制得副產(chǎn)沉淀法白炭黑，氟化銨溶液作為制備高分子比冰晶石的原料;

步驟四：將步驟二所制得的偏鋁酸鈉溶液與步驟三制得的氟化銨溶液于冰晶石合成反應(yīng)器中混合，控制工藝條件，經(jīng)反應(yīng)生成高分子比冰晶石，然后經(jīng)過濾收得冰晶石半成品和冰晶石母液，將冰晶石半成品洗滌、脫水、干燥、包裝制得高分子比冰晶石產(chǎn)品；

其中，冰晶石制備步驟一所述的酸浸出液中鋁、鐵的分離方法，是以清水或系統(tǒng)內(nèi)收得的廢水為底液，將堿液和還原后酸浸出液以并流的方式加入到底液中進(jìn)行鋁沉淀反應(yīng)，沉淀過程嚴(yán)格控制工藝條件以提高鋁的沉淀率，限制鐵的共沉淀率，實(shí)現(xiàn)鋁與鐵的有效分離；

所述步驟四中，所述的偏鋁酸鈉溶液與氟化銨溶液反應(yīng)制備冰晶石的方法，是首先向冰晶石合成反應(yīng)器中加入冰晶石母液或清水做底液，然后升溫至50℃-95℃，按Na:Al:F(摩爾比)=2.7-3.6:1:5.9-7.2配料，采用并流的方式將計(jì)算量的偏鋁酸鈉溶液和氟化銨溶液加入到冰晶石合成反應(yīng)器中進(jìn)行冰晶石的合成反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為50℃-95℃，反應(yīng)時(shí)間40-120min，反應(yīng)結(jié)束后過濾，所得冰晶石為分散性良好、易于濾洗的細(xì)微粒狀高分子比產(chǎn)品；

所述步驟四中，在偏鋁酸鈉與氟化銨反應(yīng)過程有氨氣產(chǎn)生，所使用的冰晶石合成反應(yīng)器為密閉式襯塑設(shè)備，與其配套有氨氣吸收裝置，反應(yīng)過程所產(chǎn)生的氨氣經(jīng)吸收后制得氨水，返回冰晶石制備步驟一所述鋁、鐵分離工序、冰晶石制備步驟三所述氨化反應(yīng)、氧化鐵紅制備所述沉鋁后溶液沉鐵工序循環(huán)使用；

步驟四所述的高分子比冰晶石的制備方法，分離冰晶石后所得冰晶石母液含有少量氟化銨，將該溶液送廢水處理系統(tǒng)，加入氧化鈣，使氟化銨分解為氨并生成氟化鈣，氨經(jīng)吸收制得氨水返回冰晶石制備步驟一所述鋁、鐵分離工序、冰晶石制備步驟三所述氨化反應(yīng)、氧化鐵紅制備所述沉鋁后溶液沉鐵工序循環(huán)使用，所收得的氟化鈣送煤矸石酸分解工序用作活化劑循環(huán)使用；

將步驟一所得的沉鋁后溶液（母液1）送氧化合成反應(yīng)器，以空氣為氧化劑，以氨為pH值控制劑，控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)終點(diǎn)pH值，使其中的鐵轉(zhuǎn)化為FeOOH或Fe(OH)₃，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾收得FeOOH或Fe(OH)₃濾餅和沉鐵后溶液，將FeOOH或Fe(OH)₃濾餅分離、洗滌、脫水、焙燒、粉碎、包裝制得氧化鐵紅工業(yè)顏料，將沉鐵后溶液送氨回收工序進(jìn)行綜合利用；

對(duì)FeOOH或Fe(OH)₃濾餅的洗滌，是采用酸洗與水洗相結(jié)合的方法，即首先配制一定濃度的稀酸溶液，然后與所得FeOOH或Fe(OH)₃濾餅混合，在常溫條件下攪拌一定時(shí)間后過濾，使濾餅中所含的金屬、重金屬雜質(zhì)溶出并得以分離，分離所得洗滌液循環(huán)使用，將洗滌后濾餅進(jìn)一步與水混合，在常溫條件下攪拌一定時(shí)間后過濾，然后利用壓濾機(jī)自身的洗滌功能，以水為洗滌劑進(jìn)行洗滌，洗滌至洗出液中基本無硫酸根時(shí)止；

將沉鐵后溶液（母液3）送沉鐵后溶液綜合利用工序，于銨解反應(yīng)器中與石灰乳混合，控制工藝條件，使其中的硫酸銨轉(zhuǎn)化為氨并生成二水硫酸鈣，氨經(jīng)吸收制得氨水返回冰晶石制備步驟一所述鋁、鐵分離工序、冰晶石制備步驟三所述氨化反應(yīng)、氧化鐵紅制備所述沉鋁后溶液沉鐵工序循環(huán)使用，經(jīng)過濾后所得二水硫酸鈣出售給水泥生產(chǎn)企業(yè)作為生產(chǎn)水泥的原料或進(jìn)一步加工為半水硫酸鈣，作為生產(chǎn)建筑石膏構(gòu)件、工藝品的原料出售；過濾所得銨解殘液不含有害成份，pH值在6.5-7.5之間，無害排放或返回生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用；

煤矸石堿浸所得水玻璃過濾后送白炭黑沉淀工序，以硫酸為沉淀劑，控制工藝條件進(jìn)行沉淀反應(yīng)，生成具有特殊結(jié)構(gòu)的白炭黑沉淀，然后經(jīng)過濾收得白炭黑半成品和白炭黑母液，將白炭黑半成品充分洗滌后送造粒干燥系統(tǒng)，經(jīng)造粒干燥制得高分散性白炭黑成品，白炭黑母液送母液綜合利用系統(tǒng)用于回收硫酸鈉和水；晶種制備過程以硫酸鈉為分散劑，所使用的硫酸鈉由制備白炭黑過程所產(chǎn)生的白炭黑母液提供，母液使用量占白炭黑母液總量的10%-20%，所使用硫酸的濃度為30-80%，稀釋硫酸所用的稀釋劑為白炭黑母液。