[發(fā)明專利]一種在煤矸石中提取有價金屬元素的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110297474.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113061728B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 李科;杜紅偉;包中華
• 申請（專利權）人: 內(nèi)蒙古科技大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B21/00;C22B26/10;C22B26/20;C22B34/12;C01B32/00;C01B33/12;C01F7/08;C01F7/142;C01G49/00;C01G49/02;B03B7/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權代理有限公司 43225
• 代理人: 閔亞紅

本發(fā)明提供了一種在煤矸石中提取有價金屬元素的方法，包括：將煤矸石礦破碎、研磨、超/亞臨界水活化、水利旋流器分級為有機液相和渣相，有機液相通過超臨界反應合成二氧化碳和水，二氧化碳用于后續(xù)鋁酸鈉反應為氫氧化鋁，水用于搖床補水，渣相通過搖床得到碳和二氧化硅的富集礦、以及氧化鋁、硅酸鹽及含少量鈦鐵元素礦。碳和二氧化硅通過電選分離收集，氧化鋁、硅酸鹽及含少量鈦鐵元素礦加入碳酸鈉和碳酸鈣進行焙燒，焙燒后溶解，得到硅酸鈣和鈦酸鈣的料渣，可用于做涂料，溶解液中包含鋁酸鈉和鐵酸鈉等物質(zhì)，在溶解液中加入氫氧化鈉生成氫氧化鐵和鋁酸鈉，氫氧化鐵可用于做涂料，鋁酸鈉通入二氧化碳生成氫氧化鋁，用于無機阻燃添加劑。

技術領域

本發(fā)明涉及煤矸石礦物中有價物質(zhì)提取技術領域，特別地，涉及一種在煤矸石中提取有價金屬元素的方法。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，2019年全國煤炭產(chǎn)量38.5億t。煤矸石是煤炭生產(chǎn)、加工過程中產(chǎn)生的固體廢物，是煤的共生資源，其產(chǎn)生量占煤炭開采量的10％～25％。煤矸石包括煤礦在井巷掘進時排出的矸石、露天煤礦開采時剝離的矸石和分選加工過程中排出的矸石，是多種礦巖組成的混合物。我國煤矸石產(chǎn)量已累積超過50億t，2019年我國煤矸石利用率為70％，以英國和美國為代表的發(fā)達國家利用率達到了90％。說明當前煤矸石綜合利用程度不足，堆放量日益增多，帶來的環(huán)境問題增多。

煤矸石堆放有時會產(chǎn)生滑坡和泥石流現(xiàn)象，近1/3堆放煤矸石由于黃鐵礦和含碳物質(zhì)的存在發(fā)生自燃，產(chǎn)生有害有毒氣體；煤矸石堆經(jīng)日曬、雨淋、風化、分解，產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶重金屬離子的水，下滲損害地下水質(zhì)，外流導致地表水污染，嚴重污染環(huán)境。因此探索煤矸石充分利用和高值利用的方法，提高煤矸石綜合利用率和利用價值，探討節(jié)約煤矸石資源和保護環(huán)境的最佳途徑勢在必行。

現(xiàn)如今煤矸石的用途有多種，如發(fā)電、建筑材料、土壤改良、水處理劑等方面。煤矸石中有豐富的有價元素，如硅、碳、鋁、鐵等，若是將這些元素全部回收，將廢棄的礦堆變?yōu)橛袑嶋H價值的產(chǎn)品，可以大大的提高煤矸石礦的利用率，增加煤矸石礦物的自身價值，實現(xiàn)變廢為寶，同時也可以對環(huán)保事業(yè)做出貢獻。

目前工業(yè)中以煤研石作為原料，提取其中的硅、鋁等有用資源的現(xiàn)有技術主要是：通過高溫煅燒活化，輔助濃酸浸溶出法。此方法存在的最大問題就是前期煤研石都需要進行高溫活化處理，這也就意味著在對煤研石的前期處理的過程中，存在著很明顯的能耗問題，而且在這個過程酸浸中，后續(xù)會出現(xiàn)大量的殘渣和廢水，容易造成二次污染。另外，高濃度的酸堿處理對設備的耐腐蝕程度要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種在煤矸石中提取有價金屬元素的方法，不僅可以達到快速、高效、經(jīng)濟、實用的分離過程，而且可以實現(xiàn)煤矸石中有價元素的回收，回應國家固廢資源化的政策。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種在煤矸石中提取有價金屬元素的方法，包括以下步驟：

步驟一、將煤矸石進行破碎和研磨；

步驟二、將破碎研磨后的煤矸石在超臨界水或亞臨界水條件下進行活化處理；

步驟三、將活化處理后的煤矸石通過分離設備分離出有機液相和固體渣相；

步驟四、將所述有機液相通過超臨界反應合成二氧化碳和水，二氧化碳用于后續(xù)鋁酸鈉反應為氫氧化鋁，水用于搖床補水；

步驟五、將所述固體渣相通過搖床篩分出含有碳和二氧化硅的富集物以及氧化鋁、硅酸鹽及鈦鐵元素礦；

步驟六、將含有碳和二氧化硅的富集物進行電選，得到高品味的碳和二氧化硅；

步驟七、向氧化鋁、硅酸鹽及鈦鐵元素礦中加入碳酸鈉和碳酸鈣后進行焙燒，焙燒后溶解，得到硅酸鈣和鈦酸鈣的料渣；

步驟八、在溶解液中加入氫氧化鈉得到氫氧化鐵和鋁酸鈉；