[發明專利]一種煤矸石的超(亞)臨界活化方法及其應用

有效

• 申請號: 201710855922.4
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN109234527B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 韓麗娜;任衛國;何星星;胡江亮;常麗萍;鮑衛仁;王建成
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22B3/12
• 分類號: C22B3/12;C22B3/06;C22B3/44;C22B21/00;C22B26/12;C22B58/00;C01B33/12;C04B7/24
• 代理公司: 14110 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任林芳

1.一種煤矸石綜合利用方法，所述方法包括：

a) 配置摩爾濃度為0.5-2.0mol/L的堿液，將所述堿液與煤矸石樣品按固液比1∶10-1∶20g/ml的比例混合，攪拌，得到活化煤矸石前軀體；

b) 將步驟a) 得到的活化煤矸石前軀體移至反應釜中，在反應溫度250-450℃和反應壓力3-30MPa的亞臨界或超臨界水條件下活化反應5-10min；

c) 活化反應結束后進行固液分離，將固液分離得到的固體樣品洗滌、干燥得到活化煤矸石樣品；并將固液分離得到的濾液和洗滌液合并得到含鋰溶液I；

d) 將步驟c) 得到的活化煤矸石樣品與濃度為0.5-1mol/L的酸溶液按固液比為1∶6-1∶15g/ml的比例混合反應3-8h，溶出反應物，過濾殘渣，得到含鋁、硅和鎵的溶液II，然后將所述含鋁、硅和鎵的溶液II進行蒸發濃縮結晶，得到固體混合物；其中所述濃度為0.5-1mol/L的酸溶液為HCl、H₂SO₄和HNO₃的一種或多種；其中所述過濾殘渣用作制備水泥的原料；

e) 將步驟d) 得到的固體混合物與濃度為1-2mol/L的酸溶液按固液比為1∶3-1∶6g/ml混合，在25-50℃浸取10-30min，過濾獲得凝聚狀硅膠和含鋁和鎵的溶液III，將所述凝聚狀硅膠水洗，干燥制得白炭黑產品；其中所述濃度為1-2mol/L的酸溶液為HCl、H₂SO₄和HNO₃的一種或多種；

f) 在室溫條件下，向步驟e) 得到的含鋁和鎵的溶液III中添加質量百分比為10％-20％的氨水，當所述溶液的pH＝6-6.5時，進行過濾，將濾渣干燥，得到氫氧化鋁和氫氧化鎵的混合沉淀物；

g) 在室溫條件下，按固液比1∶15-1∶20g/ml的比例向步驟f) 中得到的混合沉淀物中加入1-3mol/L NaOH溶液，堿浸0.5-1.5h，過濾除去其中的鐵等雜質，得到含鋁和鎵的純凈溶液IV；

h) 向步驟g) 得到的含鋁和鎵的純凈溶液IV中通入CO₂氣體，進行碳酸化處理，通氣速率為40-60ml/min，當溶液的pH＝8-8.5時停止通氣，分離得到大量的Al(OH)₃沉淀物和含鎵溶液V；

i) 向步驟c) 得到的含鋰溶液I中通入CO₂氣體，進行碳酸化處理，通氣速率為40-60ml/min，當溶液的PH＝8-8.5時停止通氣，分離得到少量的Al(OH)₃沉淀物和含鋰母液VI，將所述少量的Al(OH)₃沉淀物與步驟h) 得到的Al(OH)₃沉淀物合并在一起再經過煅燒得到氧化鋁產品；將所述含鋰母液VI在100-110℃進行蒸發濃縮，得到Li₂CO₃晶體，煅燒后得到Li₂O產品；

j) 將步驟h) 得到的含鎵溶液V在100-110℃進行蒸發濃縮，將優先析出的NaHCO₃固體過濾分離后，再次向分離得到的含鎵濾液中通入CO₂氣體，通氣速率為40-60ml/min，當溶液的PH＝9-9.5時停止通氣，得到Ga(OH) ₃沉淀物，所述Ga(OH) ₃沉淀物經煅燒后得到Ga₂O₃產品。

2.一種煤矸石的亞臨界或超臨界水熱活化并提取其中有價元素的方法，所述方法包括：

a) 配置摩爾濃度為0.5-2.0mol/L的堿液，將所述堿液與煤矸石樣品按固液比1∶10-1∶20g/ml的比例混合，攪拌，得到活化煤矸石前軀體；

b) 將步驟a) 得到的活化煤矸石前軀體移至反應釜中，在反應溫度250-450℃，反應壓力3-30MPa的亞臨界或超臨界水條件下活化反應5-10min；

c) 活化反應結束后進行固液分離，將固液分離得到的固體樣品洗滌、干燥得到活化煤矸石樣品，將固液分離得到的濾液和洗滌液合并得到含鋰溶液I；

d) 將步驟c) 得到的所述活化煤矸石樣品通過酸處理提取其中的有價元素鋁、硅和鎵；向步驟c) 得到的所述含鋰溶液I中通入CO₂氣體進行碳酸化處理提取其中的有價元素鋰。