[發(fā)明專利]一種利用超聲波對(duì)粉煤灰和/或煤矸石酸洗除鈣的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110663311.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113401928B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙林;王成彥;但勇;金長浩;鄧婉琴;馬保中;趙澎;何永;高波;陳永強(qiáng);周盟丁;李莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 眉山順應(yīng)循環(huán)再生資源有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/24
• 分類號(hào): C01F7/24;C01F7/02;C05C5/04;C22B21/00;C22B1/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開了一種利用超聲波對(duì)粉煤灰和/或煤矸石酸洗除鈣的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在特定頻率的超聲波場下，同時(shí)控制原料粒度、硝酸濃度、液固比、浸出溫度、保溫時(shí)間等多種因素，有效降低了粉煤灰和/或煤矸中的鈣含量，為后續(xù)硝酸浸出提取工業(yè)級(jí)的氧化鋁提供了低鈣的粉煤灰和/或煤矸，進(jìn)而簡化提取工藝，提高回收率。同時(shí)在酸洗除鈣過程中，酸洗液補(bǔ)酸后循環(huán)使用，鈣鎂含量不斷富集，當(dāng)鈣鎂富集到較高濃度時(shí)，沉淀除去溶液中的鋁后，能夠作為制備硝基鈣鎂肥的原料，提升經(jīng)濟(jì)效益；并且整個(gè)工藝流程不產(chǎn)生工業(yè)廢水、廢渣，實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。本發(fā)明具有能耗小、成本低、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲波對(duì)粉煤灰和/或煤矸石酸洗除鈣的方法。

背景技術(shù)

粉煤灰和煤矸石是火力發(fā)電廠產(chǎn)生量最大的工業(yè)固體廢棄物，大量堆存帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染。粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種混合材料，在儲(chǔ)灰池或灰場存儲(chǔ)的過程中，由于雨水的淋濾，有毒有害金屬元素會(huì)釋放出來，從而造成地表水及地下水的污染。同時(shí)，粉煤灰的隨意堆積占用大量的土地資源。煤矸石是采煤和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的含炭量較低的黑灰色巖石。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，同時(shí)由于雨水的淋濾導(dǎo)致周圍土壤和地下水污染。

我國是優(yōu)質(zhì)鋁資源缺乏的國家，需要從國外大量進(jìn)口鋁土礦，而粉煤灰和煤矸石中氧化鋁含量較高，能夠作為氧化鋁的生產(chǎn)原料而緩解我國鋁資源的不足，因此，開發(fā)成本低且利用率高的氧化鋁提取方式具有重要的意義。提取氧化鋁的方法主要分為酸法和堿法，其中酸法因其提取氧化鋁溶出率高、工藝簡單、酸可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。然而，酸法提取氧化鋁的浸出液中會(huì)混有鐵、鈣、鎂、鈉等其他金屬離子，后續(xù)除雜工序長、成本高。特別是煤粉燃燒時(shí)會(huì)加入石灰石或石灰作為脫硫吸收劑，導(dǎo)致粉煤灰中鈣、鎂的含量較高，增加了酸浸液除鈣、鎂的難度和成本。

近年來，我國很多生產(chǎn)單位對(duì)粉煤灰或煤矸石中氧化鋁的提取多采用酸浸法，由于浸出液中含有鈣、鐵、鎂等性質(zhì)極為接近的元素，采用萃取、離子交換、沉淀等方法難以深度脫除，且工藝過程中的除鈣工序耗時(shí)耗力、復(fù)雜繁瑣，投資成本高且常常引入新的雜質(zhì)。

有色金屬濕法冶金中有許多脫除鈣離子的方法，楊喜云等采用中和沉淀法，以Na₂CO₃作脫雜劑一次性脫除硫酸銅中的雜質(zhì)，使產(chǎn)品中的Ca²⁺0.0020％，但存在銅損失量大、難以用于高濃度雜質(zhì)脫除要求和鈣鎂脫除不徹底等缺陷，同時(shí)沉淀劑脫除法往往產(chǎn)生數(shù)量巨大的污泥對(duì)環(huán)境造成二次污染。蘭州大學(xué)用P₅O₇對(duì)硫酸銅液進(jìn)行鈣萃取，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下將鈣含量由原來的272.5mg/L降為189.2mg/L，沒有實(shí)現(xiàn)鈣的深度脫除，同時(shí)溶劑萃取法需要考慮萃取劑以及用量，存在著成本過高的問題。吉林鏡業(yè)公司為生產(chǎn)滿足電鍍級(jí)硫酸銅產(chǎn)品的生產(chǎn)，主要采用重結(jié)晶生產(chǎn)方法在硫酸銅結(jié)晶過程中實(shí)現(xiàn)鈣等有害雜質(zhì)的深度脫除，由于其具有生產(chǎn)能耗高、銅收率低等缺陷，也無法在硫酸銅溶液的深度脫鈣工藝中加以利用。

目前，粉煤灰通過酸洗除鈣取得一定成效。何涌等采用聯(lián)合濕法永磁-酸洗法可將粉煤灰中，CaO含量降至l.36wt％，脫鈣率為62.01％。肖景波以碳酸氫銨為硫酸鈣相轉(zhuǎn)化劑，以硝酸為鈣脫除劑，對(duì)高鈣粉煤灰中鈣脫除率為88.22％，但是引入了新的雜質(zhì)。

因此，開發(fā)一種針對(duì)粉煤灰或煤矸石高效、低成本的除鈣方式具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有粉煤灰或煤矸石的除鈣工藝存在投資大、設(shè)備要求高、能耗高、除雜效果不佳等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用超聲波對(duì)粉煤灰和/或煤矸石酸洗除鈣的方法，通過在特定頻率的超聲波場下，同時(shí)控制原料粒度、硝酸濃度、液固比、浸出溫度、保溫時(shí)間等多種因素，有效降低了粉煤灰和/或煤矸中的鈣含量，為后續(xù)硝酸浸出提取工業(yè)級(jí)的氧化鋁提供了低鈣的粉煤灰和/或煤矸，進(jìn)而簡化提取工藝，提高回收率；同時(shí)本發(fā)明具有能耗小、成本低、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：