CN102527692B

CN102527692B - 免煅烧活化煤矸石的方法

Info

Publication number: CN102527692B
Application number: CN201010594004.9A
Authority: CN
Inventors: 乔秀臣; 司鹏; 于建国
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102527692A

Abstract

本发明免煅烧活化煤矸石的方法，包括以下步骤：①将煤矸石经破碎得到粒度小于2mm的煤矸石；②将破碎后的煤矸石的含水量控制在1%以下；③采用不同品质的煤矸石与助剂进行配料，控制配料中石英单质含量为5～15%，煤质含量5～25%；④对步骤（3）完成的配料用研磨的方法充分混合，控制配合料的最终粒度为50～100微米；⑤将步骤③完成的配合料的化学脱水率控制在90～100%，获得化学反应活性高的煤矸石；本发明的积极效果是：与煅烧法相比煤矸石的化学反应活性有了大幅度提高；省去了高温煅烧步骤，简化了工艺，无污染物气体排放；可实现煤矸石中煤质的回收，对不同种类煤矸石的适应性强，具有工业化推广的可行性。

Description

免煅烧活化煤矸石的方法

技术领域

本发明涉及化学领域内煤矸石及高岭岩（土）的资源化利用技术，具体的是一种提高煤矸石及高岭岩（土）活性的免煅烧活化煤矸石的方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采、加工过程中排放的废弃物，占煤炭开采量的10～25%，是我国累积堆贮量和占用耕地最多的工业废物。露天堆放的煤矸石经长期风化、淋溶、自燃等物理化学作用，排放出大量的CO、CO₂、SO₂、H₂S、NO_x和C_mH_n等有害气体，其风化微粒（其中含有少量煤粉）随风飘扬，给周边环境带来了一系列的危害，严重影响周围的环境质量。煤矸石中还含有其它微量的有毒重金属元素（如铅、镉、汞、砷等），经风化和淋溶后渗入地下，导致土壤、地表水体及浅层地下水的污染。因此，大规模消纳处理煤矸石并将其高值化综合利用是我国亟需解决的重大问题。

目前，我国对煤矸石的利用主要还局限于发电、建材、土地复垦和筑路等方面，其利用率和附加值都较低。而我国的煤矸石超过三分之二是以高岭石矿为主的，是一种非常宝贵的高岭土系资源。利用煤矸石为原料，提取分离其中铝质组分制备铝系化合物是目前利用的比较多的高值化技术，有中国专利200710068433.0“一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法” ，中国专利200610127316.2“一种从高硅含铝矿物原料中酸法提取铝的方法” ，中国专利ZL200510048215.1“一种用煤矸石生产氧化铝的方法” ，中国专利ZL94113062.2“用煤矸石制备氢氧化铝工艺” ，中国专利ZL200510052016.8“一种煤矸石利用新方法” ，中国专利200510088308.7 “煤矸石生态化利用联产氧化铝\白炭黑\低灰碳的方法” ，中国专利ZL00112070.0“一种利用煤矸石生产铝盐和硅酸盐工艺”，中国专利00113876.6“一种利用高岭土、煤系高岭岩(土)作为原料生产超纯氧化铝的工艺” ，中国专利92109451.5“酸析法氧化铝改进工艺”，中国专利ZL91111359.2“酸盐联合法生产氧化铝工艺” 。

但是，就目前利用煤矸石制备铝系化合物的工艺而言，为了提高反应活性以增加铝的提取率，需在将煤矸石在高温下煅烧以提高粘土矿物的反应活性。但是，由于煤质的影响，大颗粒的煤矸石煅烧时会产生欠烧或过热的现象，因此，煤矸石在煅烧前需要经过破碎与粉磨工序以降低粒度。一般的粉磨工序后煤矸石的粒度只能降至75微米以下，这样，煅烧后铝的浸取率一般小于75%。为提高浸取率需要进行超细粉磨后再煅烧，但是，这样做的工艺繁复，能耗很大。另外，我国的煤矸石除了以高岭石矿为主以外，还含有不等的以白云母为主的其他粘土矿物和石英矿物，白云母经煅烧后的活性仍然很低，煅烧煤矸石的活性会随着白云母含量的增加而降低。因此，为提高煤矸石含有的铝资源的利用率，除了考虑改变煅烧方法以外，还应该考虑其化学组成和矿物组成等影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用物理与化学方法协同的免煅烧活化煤矸石的方法，能具有工艺简单可靠，能免去高温煅烧的过程，产率高，环境友好的特点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种免煅烧活化煤矸石的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）破碎将煤矸石经粗破、细破工序，得到粒度小于2mm的煤矸石；

（2）通过控制原料水分或烘干的方法，将步骤（1）破碎后的煤矸石的含水量控制在1%以下；

（3）根据煤矸石的含煤量、化学组成以及矿物组成，采用不同品质的煤矸石与助剂进行配料，控制配料中石英单质含量为5～15%，煤质含量5～25%；

（4）对步骤（3）完成的配料用研磨的方法充分混合，控制配合料的最终粒度为50～100微米；

（5）将步骤（4）完成研磨的配合料的化学脱水率控制在90～100%，获得不经煅烧、化学反应活性高的煤矸石；（所述的化学脱水率是指煤矸石中粘土矿物结构水经化学法脱除的损失率）。

步骤（3）所述的不同品质的煤矸石包括煤炭开采或加工过程中不同含碳量的煤矸石、不同矿物组成的煤矸石和不同化学组成的煤矸石。

步骤（3）所述的助剂为高硅或高铝质校正原料，其掺加量不超过10%。

本发明免煅烧活化煤矸石的方法的积极效果是：

（1）与煅烧法相比，煤矸石的化学反应活性有了大幅度提高；

（2）省去了高温煅烧步骤，简化了工艺，无污染物气体排放；

（3）可实现煤矸石中煤质的回收，符合节能低碳的要求；

（4）对不同种类煤矸石的适应性强，具有工业化推广的可行性。

具体实施方式

以下给出本发明免煅烧活化煤矸石的方法的具体实施方式，提供5个实施例，但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

（1）将煤矸石经粗破、细破工序破碎；

（2）将破碎后的煤矸石烘干；

（3）将干燥后的煤矸石的石英含量控制在5%、煤份含量在10%；

（4）将研磨后的配料粒度控制为50微米；

（5）将完成研磨的配合料的化学脱水率控制在90%，获得化学反应活性高的煤矸石。

对获得的化学反应活性高的煤矸石采用浓度为20%的盐酸浸取，在90℃温度下浸取60分钟，氧化铝的浸出率为86.60%。

实施例2

基本制备步骤同实施例1，所不同的是：

将干燥后的煤矸石的石英含量控制在10%，煤份含量控制在10%；将完成研磨的配合料的化学脱水率控制在98%。获得的化学反应活性高的煤矸石的氧化铝的浸出率为90.35%。

实施例3

基本制备步骤同实施例1，所不同的是：

将干燥后的煤矸石的石英含量控制在10%，煤份含量控制在5%；将研磨后的配料粒度控制在70微米；将完成研磨的配合料的化学脱水率控制在95%。获得的化学反应活性高的煤矸石的氧化铝的浸出率为89.25%。

实施例4

基本制备步骤同实施例1，所不同的是：

将干燥后的煤矸石的石英含量控制在5%，煤份含量控制在25%；将研磨后的配料粒度控制在100微米；将完成研磨的配合料的化学脱水率控制在96%。获得的化学反应活性高的煤矸石的氧化铝的浸出率为90.15%。

实施例5

基本制备步骤同实施例1，所不同的是：

将干燥后的煤矸石的石英含量控制在15%，煤份含量控制在5%；将研磨后的配料粒度控制在60微米；将完成研磨的配合料的化学脱水率控制在100%。获得的化学反应活性高的煤矸石的氧化铝的浸出率为91.05%。

Claims

1.一种免煅烧活化煤矸石的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（2）通过控制原料水分的方法，将步骤（1）破碎后的煤矸石的含水量控制在1%以下；

（5）将步骤（4）完成研磨的配合料的化学脱水率控制在90～100%，获得不经煅烧、化学反应活性高的煤矸石。

2.根据权利要求1所述的免煅烧活化煤矸石的方法，其特征在于，步骤（3）所述的不同品质的煤矸石包括煤炭开采或加工过程中不同含碳量的煤矸石、不同矿物组成的煤矸石和不同化学组成的煤矸石。

3.根据权利要求1所述的免煅烧活化煤矸石的方法，其特征在于，步骤（3）所述的助剂为高硅或高铝质校正原料，其掺加量不超过10%。