[發明專利]利用尾煤聯產吸附材料及氧化鋁的方法

在審

• 申請號: 202110267140.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112875736A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 樊玉萍;董憲姝;馬曉敏;薛鴻霏;姚素玲;鞏固;董曉麗
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01F7/22
• 分類號: C01F7/22;C01B32/33;C01B32/336;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

本發明公開了一種利用尾煤制備吸附材料及氧化鋁的方法；屬于煤化工技術領域；具體步驟是先在隔氧氣氛下煅燒尾煤，將煅燒后的尾煤與酸性溶液混合回流浸提并過濾，將濾液經氫氧化鋁溶液堿化后干燥，得到氧化鋁；將濾渣干燥后，在隔氧氣氛下，以10?15℃/min的速率加熱至800?1000℃，得到活性炭吸附材料；本發明提升了尾煤中氧化鋁活性，同時得到高比表面積的活性炭；解決了洗選尾煤的堆放問題，充分利用了尾煤中的有機物及無機礦物，較現有的燃燒發電和制備建筑材料，尾煤的利用效率大幅提升。

技術領域

本發明屬于煤化工技術領域，涉及一種利用尾煤中的礦物質和有機質聯產氧化鋁和活性碳吸附劑的方法。

背景技術

洗選尾煤是指選煤廠進行洗選后形成的尾礦廢棄物，其中主要成分是無機礦物，含量約為55-75 %，還伴隨未洗選出的剩余有機物，含量約為25-40 %。其中，無機礦物的種類主要和產地有關，但大多都主要為高嶺土、伊利石、蒙脫石等硅鋁酸鹽類礦物，主要成分為SiO₂、 Al₂O₃，此外還含有石英，白云石、方解石等碳酸鹽類礦物和少量的其他礦物。

隨著煤炭開采利用，原煤中矸石含量的增加，煤炭的品質下降，使得原煤泥化程度提高，造成尾煤大量堆積。不僅造成了資源的浪費還嚴重的破壞生態環境。由此可見，洗選尾煤的高效利用迫在眉睫。

由于洗選尾煤燃燒具有一定的發熱量，因此發電是其目前利用的重要途徑，但由于其灰分含量很高，造成利用率差，且存在灰分的處置問題。另外，生產建筑材料是尾煤利用的另一條主要途徑，該途徑在利用前需通過在空氣中煅燒除碳，僅利用尾煤中的無機礦物，過程中產生了大量的CO₂，污染了生態環境還造成了資源的極大浪費。當前，有大量的學者投身于煤基固廢的高值化利用并取得了一些突破，研究熱點主要集中在提取氧化鋁制備鋁鹽及硅鋁酸鹽（CN94113062.2、CN963115531.0及CN9911998112等）及制備分子篩、類分子篩（CN201811422242.4）等，但這些研究也只是利用了煤基固廢的硅鋁礦物，碳大部分被去除。如何綜合利用洗選尾煤中的有機碳和無機礦物是急需解決的問題，也有少量的學者進行了研究。唐頤（CN001195883）、馬靜紅（CN200410012332.8、CN200410012335.1和CN200710185227.8）和甄強（CN201410265829.4和CN201410266100.9）等分別公開了利用煤矸石為原料制備活性炭/沸石復合材料，但都存在生產成本高，會產生二次污染等缺點。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提出一種綜合利用洗選尾煤的方法，充分利用尾煤中的有機碳和硅鋁酸鹽礦物，制備出性能優異的活性炭材料和氧化鋁。

具體的，為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的。

利用尾煤制備吸附材料及氧化鋁的方法，包括以下步驟：

a）煅燒：在隔氧氣氛下煅燒尾煤樣品，得到炭化尾煤；所述煅燒溫度是600-800℃。

b）浸提：將炭化尾煤與酸性溶液混合后回流浸提，所述回流浸提的溫度為90-110℃；浸提后過濾分別得到濾液和濾渣。

c）堿化：將所述濾液經氫氧化鋁溶液堿化后干燥，即得到氧化鋁。

d）活化：將所述的濾渣干燥后，在隔氧氣氛下，以10-15℃/min 的速率加熱至800-1000 ℃，并保持12-24h，得到活性炭吸附材料。

優選的，步驟a中所述的煅燒是以10-12℃/min的速率加熱至600-800℃，并保持2-3h。

優選的，步驟a和d中所述的隔氧氣氛是氮氣或二氧化碳氣體。

優選的，所述的尾煤樣品是經過研磨后篩分至＜100目后干燥得到的。

優選的，所述的酸性溶液是18-25 wt％的鹽酸溶液。