一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法技术

本发明专利技术涉及煤矸石治理技术领域，提供了一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法。本发明专利技术将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料；将所述熟料在酸性溶液中浸渍、浓缩后进行热分解，得到热解固体产物，然后将热解固体产物在碱性溶液中浸渍后提纯，得到固体氢氧化铝。本发明专利技术以熟石灰粉和Na2CO3作为煅烧活化助剂，提高了煅烧后煤矸石的化学活性，从而提高了铝的浸出率，同时减少了Na2CO3的用量，有效降低了生产成本；本发明专利技术提供的方法热分解温度低、时间短，从而降低了过程中的能耗，减少了碳排放；本发明专利技术提供的方法工艺简单，铝元素提取率高，生产成本低，适合工业放大生产。适合工业放大生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法


[0001]本专利技术涉及煤矸石治理
，尤其涉及一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法。

技术介绍

[0002]煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的工业固体废物，每生产1吨煤能够产生10％～15％的煤矸石。目前，我国煤矸石存量已达40亿吨。大量煤矸石不仅占用土地，造成资源浪费，而且污染环境。目前，煤矸石主要用于发电、农业化肥、公路路基、矿山复垦回填、制砖、生产水泥、生产混凝土。煤矸石的利用虽然多种多样，但煤矸石中的有价金属的利用却很少。煤矸石中氧化铝的质量含量很高，可达30％以上，是制铝的潜在原料。
[0003]从煤矸石中提取铝的常用方法有酸浸和碱浸。酸浸因其工艺简单、废渣少而得到广泛应用。然而，由于煤矸石的矿物相稳定且反应活性差，很难通过酸直接提取有价值的金属。碱浸法通常添加Na2CO3并在700～900℃下煅烧，煤矸石中的惰性矿物相(如高岭石和绿泥石)转化为高活性的霞石和沸石，煤矸石中Al2O3的提取率提高到90％以上。然而，这种方法Na2CO3的消耗量通常是煤矸石量的1～1.5倍，生产成本高。现有技术中的酸浸和碱浸还无法满足工业生产的需要。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法，本专利技术提供的方法工艺简单，Na2CO3用量少，铝元素提取率高，生产成本低，适合工业放大生产。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法，包括以下步骤：
[0007](1)将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料；
[0008](2)将所述熟料在酸性溶液中浸渍后进行过滤，得到酸性滤液；
[0009](3)将所述酸性滤液浓缩后进行热分解，得到热解固体产物；
[0010](4)将所述热解固体产物在碱性溶液中浸渍后进行过滤，得到碱性滤液；
[0011](5)对所述碱性滤液进行提纯，得到固体氢氧化铝；
[0012]所述煤矸石粉和Na2CO3的质量比为1：0.2～0.5；
[0013]所述热分解的温度为500～700℃，时间为0.5～3h。
[0014]优选的，所述煤矸石粉的目数为100～200目；所述熟石灰粉的目数为200～500目。
[0015]优选的，所述煤矸石粉和熟石灰粉的质量比为1：1～1.5。
[0016]优选的，所述煅烧的温度为600～1000℃，时间为3～6h。
[0017]优选的，所述酸性溶液为硫酸水溶液、盐酸水溶液和硝酸水溶液中的一种或几种。
[0018]优选的，所述步骤(2)中的浸渍包括：将所述熟料在部分酸性溶液中进行第一浸渍，得到第一浸渍悬浮液，将所述第一浸渍悬浮液与剩余酸性溶液混合，得到第二浸渍悬浮
液；所述熟料与部分酸性溶液的质量比为1:1.2～2；所述熟料与剩余酸性溶液的质量比为1:0.5～1。
[0019]优选的，所述浓缩的温度为150～200℃，时间为0.5～5h。
[0020]优选的，所述碱性溶液为NaOH水溶液、KOH水溶液和氨水中的一种或几种；所述步骤(4)中浸渍的温度为50～100℃，时间为1～2h。
[0021]优选的，所述提纯包括：将碱性滤液依次进行结晶、过滤、洗涤和干燥。
[0022]优选的，所述干燥的温度为110～120℃，时间为2～5h。
[0023]本专利技术提供了一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法，包括以下步骤：(1)将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料；(2)将所述熟料在酸性溶液中浸渍后进行过滤，得到酸性滤液；(3)将所述酸性滤液浓缩后进行热分解，得到热解固体产物；(4)将所述热解固体产物在碱性溶液中浸渍后进行过滤，得到碱性滤液；(5)对所述碱性滤液进行提纯，得到固体氢氧化铝；所述煤矸石粉和Na2CO3的质量比为1：0.2～0.5；所述热分解的温度为500～700℃，时间为0.5～3h。本专利技术以熟石灰粉和Na2CO3作为煅烧活化助剂，提高了煅烧后煤矸石的化学活性，从而提高了铝的浸出率，同时减少了Na2CO3的用量，有效降低了生产成本；本专利技术提供的方法热分解温度低、时间短，从而降低了过程中的能耗，减少了碳排放。本专利技术提供的方法工艺简单，铝元素提取率高，生产成本低，适合工业放大生产。根据实施例数据可知，本专利技术提供的方法中铝元素提取率高达99.5％。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法，包括以下步骤：
[0025](1)将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料；
[0026](2)将所述熟料在酸性溶液中浸渍后进行过滤，得到酸性滤液；
[0027](3)将所述酸性滤液浓缩后进行热分解，得到热解固体产物；
[0028](4)将所述热解固体产物在碱性溶液中浸渍后进行过滤，得到碱性滤液；
[0029](5)对所述碱性滤液进行提纯，得到固体氢氧化铝；
[0030]所述煤矸石粉和Na2CO3的质量比为1：0.2～0.5；
[0031]所述热分解的温度为500～700℃，时间为0.5～3h。
[0032]在本专利技术中，若无特殊说明，所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0033]本专利技术将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料。在本专利技术中，所述煤矸石粉的目数优选为100～200目，更优选为100目；所述熟石灰粉的目数优选为200～500目，更优选为200目；所述煤矸石粉和Na2CO3的质量比为1：0.2～0.5，优选为1：0.3；所述煤矸石粉和熟石灰粉的质量比为优选1：1～1.5。本专利技术对混合的方式无特殊要求，混合均匀即可。在本专利技术的具体实施例中，所述煤矸石粉优选由煤矸石料依次经破碎、研磨和过筛得到；所述破碎用设备优选为颚式破碎机；所述研磨用设备优选为行星式棒磨机；所述研磨的时间优选为1h；所述煅烧用设备优选为高温炉；所述煅烧的温度优选为600～1000℃，时间优选为3～6h；所述煅烧后，本专利技术还包括优选对所得反应物料进行冷却；本专利技术对所述冷却的方式无特殊要求，随炉冷却至室温即可。本专利技术采用少量的Na2CO3与煤矸石粉煅烧，使煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉发生歧化反应，生成碱式铝盐的中间体，有利于后续步骤高效提取煤矸石中铝元素，满足工业生产的需要。
[0034]得到熟料后，本专利技术将所述熟料在酸性溶液中浸渍后进行过滤，得到酸性滤液。在本专利技术中，所述酸性溶液优选为硫酸水溶液、盐酸水溶液和硝酸水溶液中的一种或几种；所述硫酸水溶液中硫酸的质量分数优选为85％～98％；所述盐酸水溶液中盐酸的质量分数优选为20％～38％；所述硝酸水溶液中硝酸的质量分数优选为70％～98％；所述浸渍优选包括：将所述熟料在部分酸性溶液中进行第一浸渍，得到第一浸渍悬浮液，将所述第一浸渍悬浮液与剩余酸性溶液混合，得到第二浸渍悬浮液；所述熟料与部分酸性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用煤矸石制备氢氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将煤矸石粉、Na2CO3和熟石灰粉混合后煅烧，得到熟料；(2)将所述熟料在酸性溶液中浸渍后进行过滤，得到酸性滤液；(3)将所述酸性滤液浓缩后进行热分解，得到热解固体产物；(4)将所述热解固体产物在碱性溶液中浸渍后进行过滤，得到碱性滤液；(5)对所述碱性滤液进行提纯，得到固体氢氧化铝；所述煤矸石粉和Na2CO3的质量比为1：0.2～0.5；所述热分解的温度为500～700℃，时间为0.5～3h。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤矸石粉的目数为100～200目；所述熟石灰粉的目数为200～500目。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述煤矸石粉和熟石灰粉的质量比为1：1～1.5。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为600～1000℃，时间为3～6h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩开晋，韩钊武，韩紓玗，
申请(专利权)人：贵州荣晋煤矸石材料研发中心，
类型：发明
国别省市：