[發明專利]一種從煤矸石中提取有價元素的方法

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• 申請號: 202111474533.X
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114314676A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李科;杜紅偉;石星昊
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06;C01F7/441;C01B33/12
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 陳俊好

本發明公開一種從煤矸石中提取有價元素的方法，該方法采用堿低溫焙燒熱活化作為主要活化方法，克服了傳統高溫活化酸浸的缺點。堿低溫焙燒熱活化具有一次性投資少、產品品味較高、能耗低、反應速率快、不對環境產生污染等優點，部分產物可以實現循環再利用，極大的提高了經濟性。同時，本發明提供的方法所采用的設備簡單，反應容易控制，易于實現工業化連續生產。

技術領域

本發明涉及有價元素提取技術領域，尤其是一種從煤矸石中提取有價元素的方法。

背景技術

煤矸石是目前我國排放量最大的工礦業固體廢棄物之一，主要來自煤炭采選過程，是煤炭生產、加工過程中產生的固體廢物，是煤的共生資源。煤矸石綜合排放量占原煤產量的10～20％。目前，我國已累計堆存超60億噸煤矸石，并且新產生煤矸石量以每年億噸級的速度增長，占用了大量的土地，帶來許多環境問題。

煤矸石通常露天堆放，風化分解會產生大量重金屬或酸性水，滲透到地下水，造成地下水污染，外流導致地表水污染，近1/3堆放的煤矸石含有硫鐵礦和含碳物，長期暴露于空氣中易受風化而發生自燃，產生大量的CO、SO₂和H₂S等有毒氣體，嚴重污染環境。煤矸石的大量堆放，不僅給環境帶來巨大危害，而且影響人們身心健康，有時還會產生滑坡和泥石流等自然災害，鑒于煤矸石給人類帶來的危害，因此煤矸石資源利用問題迫在眉睫。

煤矸石主要由無機質構成，其中含有少量有機質。無機質主要是礦物質和水。構成礦物質的主要成分為SiO₂、Al₂O₃，另外含有數量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、K₂O、Na₂O等氧化物，以及微量的Ti、V、Co等過渡金屬，此外，還含有As、Pb、Cd、Hg、Cr等有毒有害物質。煤矸石中有機質的主要元素為C，還包括H、O、N和S等元素。可見，煤矸石的化學成分較為復雜，不同地區的煤矸石礦物組成及化學成分不同。

目前，工業中以煤矸石作為原料，提取其中的硅、鋁等有用資源的現有技術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(950℃以上)，由于技術的局限性普遍存在著能耗高、資源利用率低、產生大量的廢液、廢渣，造成嚴重的二次污染。另外，高濃度的酸堿處理對設備的耐腐蝕程度要求較高，不利于工業化大規模生產。

發明內容

本發明提供一種從煤矸石中提取有價元素的方法，用于克服現有技術中需高溫活化處理，以及需高濃度的酸堿處理等缺陷。

為實現上述目的，本發明提出一種從煤矸石中提取有價元素的方法，包括以下步驟：

S1：對破碎研磨后的煤矸石進行除碳除硫處理，之后加入碳酸鈉，混合均勻，加熱活化處理，得到活化礦物；

所述加熱活化處理的溫度為820～840℃，時間為50～90min；

S2：將所述活化礦物溶解于水中并不斷攪拌，抽濾，得到硅酸鈉溶液和溶渣；

S3：將所述硅酸鈉溶液的pH值調節至7～8以使硅元素形成硅酸沉淀；

將所述溶渣溶解于強稀酸中，得到沉渣和上清液；所述沉渣為結晶態難溶二氧化硅，所述上清液為富含鐵、鋁離子的溶液；

S4：將所述上清液的pH值調節至7～8以使鐵離子生成氫氧化鐵沉淀、鋁離子生成氫氧化鋁沉淀；

S5：對經過步驟S4的上清液抽濾，取固相并加入至氫氧化鈉溶液中以使所述氫氧化鋁沉淀反應形成鋁酸鈉溶液；

將所述鋁酸鈉溶液的pH值調節至中性，得到氫氧化鋁沉淀，抽濾、水洗、烘干、煅燒，得到氧化鋁；

S6：將經過步驟S5的溶液抽濾得到氫氧化鐵沉淀，水洗、烘干、煅燒，得到氧化鐵。