CN103342376B - 一种煤矸石中提取有价金属的工艺 - Google Patents

一种煤矸石中提取有价金属的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于包括以下步骤：A、粗碎及细磨：将煤矸石粗碎成颗粒后细磨成粒径小于1mm的细颗粒；B、活化：将步骤A中的细颗粒放入炉内活化0.5-1小时；C、酸熔：将步骤B中经过活化后的细颗粒放入容器中并加入硫酸溶液，在搅拌状态下加热至880-950℃，反应0.5-1小时，得到溶液和煤矸石酸解渣；D、固液分离：趁热将步骤C中的溶液采用滤饼过滤；E、萃取：把滤液加入到萃取液中，振荡0.3-1小时，静置分层；取下层液体加热至80-120℃，浓缩、冷却、结晶、破碎成颗粒；F、加热成型：对步骤E中的结晶颗粒加热，直到变成粉末，把所述粉末置于管式炉中密闭加热，即得有价金属固体氧化铝。

Description

一种煤矸石中提取有价金属的工艺
技术领域
本发明涉及一种煤矸石中提取有价金属的工艺。
背景技术
煤矸石是我国目前排放和堆放量最大的固体废弃物，全国煤矸石总堆放量约45亿t，造成极大的环境污染和资源浪费。合理利用煤矸石，不仅可以回收有用矿物、生产建筑材料以及一些常见的化学产品外，还可以提取Al2O3、SiO2等高附加值产品。煤矸石中的矿物组成主要为高岭石，其中的Al2O3含量可达20％～30％，是一种潜在的铝资源。天然赋存未经自燃的煤矸石，几乎不具有化学反应活性，很难直接加以提取利用。过去，人们采用煤矸石酸溶→AlCl3水解→碱溶去铁→碳化析出Al(OH)3→洗涤→干燥→焙烧工艺提取Al2O3，但是此方法工艺复杂，并且能耗高，不利于工业生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单，耗能低，适用于工业化生产的煤矸石中提取有价金属的工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于包括以下步骤：
A、粗碎及细磨：将煤矸石粗碎成颗粒后细磨成粒径小于1mm的细颗粒；
B、活化：将步骤A中的细颗粒放入500-600℃的炉内活化0.5-1小时；
C、酸熔：将步骤B中经过活化后的细颗粒放入容器中并加入硫酸溶液，在搅拌状态下加热至880-950℃，反应0.5-1小时，得到溶液和煤矸石酸解渣；
D、固液分离：趁热将步骤C中的溶液采用滤饼过滤；
E、萃取：把步骤D的滤液加入到萃取液中，振荡0.3-1小时，静置分层；取下层液体加热至80-120℃，浓缩、冷却、结晶、破碎成颗粒；
F、加热成型：对步骤E中的结晶颗粒加热，直到变成粉末，把所述粉末置于管式炉中密闭加热，即得有价金属固体氧化铝。
如上所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于还包括以下步骤：
将步骤C中的煤矸石酸解渣放入三口烧瓶中并加入烧碱溶液；在搅拌状态下加热升温至80-100℃，在反应过程中，对蒸发水蒸汽冷凝回流；持续反应1.5-2小时，将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后采用滤饼过滤，得到水玻璃溶液；将水玻璃溶液按比例用水稀释，置于三口烧瓶中，用水浴加热，升温至70-90℃；通入CO2混合气体，搅拌，速度为200转/分，反应0.5-1小时；将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后弃去上层清液，沉淀经真空抽滤；将滤饼放入烘箱中于100-120℃干燥，粉碎，即得白炭黑。
如上所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于所述的酸溶液为硫酸。
如上所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于步骤A中煤矸石粗碎成颗粒时的粒径小于20mm。
如上所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于所述的水玻璃溶液与水的稀释比例为3∶1。
如上所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于所述的CO2混合气体为CO2与空气的混合气体。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
本发明工艺简单，通过对煤矸石粗碎、细磨、活化、酸熔、固液分离、萃取、加热、加NaOH溶液、通CO2气体、搅拌、过滤、沉淀。即可得到氧化铝和白炭黑这两种有价金属。使煤矸石综合有效利用。本发明工艺耗能低，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1
采用煤矸石制备氧化铝：
A、粗碎及细磨：煤矸石经干燥后破碎成小于20mm的颗粒，再球磨成细度小于5％的粉体；
B、活化：取煤矸石粉适量平铺在已经加热到500-600℃的炉内，煅烧0.5-1小时，取出自然冷却；
C、酸熔：将煅烧后的煤矸石置于三口烧瓶中，并加入计量好的酸溶液；在搅拌状态下加热升温至反应所需温度880-950℃，在反应过程中，对蒸发水蒸气冷凝回流持续反应到规定时间：0.5-1小时；
D、固液分离：将反应后的料浆趁热过滤，滤饼用清水洗涤2-3次，滤液稀释成规定浓度，测试滤液中铁离子和硫酸铝的含量；
E、萃取：把滤液加入到萃取液中，振荡至规定时间反应0.5-1小时；混合液移入粉液漏斗中，静置分层，上为有机相，下为水相。把水相移入烧杯中加热至规定温度80-120℃，浓缩、冷却、结晶、破碎成颗粒小于5mm；
F、加热成型：把结晶颗粒继续干热加热，直至液体变成粉末状；把粉末置于管式炉中密闭加热，即得有价金属固体氧化铝。
实施例2
采用煤矸石制备氧化铝和白炭黑：
A、粗碎及细磨：煤矸石经干燥后破碎成小于20mm的颗粒，再球磨成细度小于5％的粉体；
B、活化：取煤矸石粉适量平铺在已经加热到500-600℃的炉内，煅烧0.5-1小时，取出自然冷却；
C、酸熔：将煅烧后的煤矸石置于三口烧瓶中，并加入计量好的酸溶液；在搅拌状态下加热升温至反应所需温度880-950℃，在反应过程中，对蒸发水蒸气冷凝回流持续反应到规定时间：0.5-1小时；
D、固液分离：将反应后的料浆趁热过滤，滤饼用清水洗涤2-3次，滤液稀释成规定浓度，测试滤液中铁离子和硫酸铝的含量；
E、萃取：把滤液加入到萃取液中，振荡至规定时间反应0.5-1小时；混合液移入粉液漏斗中，静置分层，上为有机相，下为水相。把水相移入烧杯中加热至规定温度80-120℃，浓缩、冷却、结晶、破碎成颗粒小于5mm；
F、加热成型：把结晶颗粒继续干热加热，直至液体变成粉末状；把粉末置于管式炉中密闭加热，即得有价金属固体氧化铝；
G、将步骤C中的煤矸石酸酸解渣放入三口烧瓶中并加入烧碱溶液；
H、在搅拌状态下加热升温至70-90℃，在反应过程中，对蒸发水蒸汽冷凝回流；持续反应0.3-1小时，将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后采用滤饼过滤，得到水玻璃溶液；
I、将水玻璃溶液按3∶1的比例用水稀释，置于三口烧瓶中，用水浴加热，升温至70-90℃；通入CO2混合气体，搅拌，速度为200转/分，反应0.5-1小时；将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后弃去上层清液，沉淀经真空抽滤；其中所述的所述的CO2混合气体为CO2与空气的混合气体；
J、将滤饼放入烘箱中于100-120℃干燥，粉碎，即得白炭黑。

Claims (3)

1.一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于包括以下步骤：
A、粗碎及细磨：将煤矸石粗碎成颗粒后细磨成粒径小于1mm的细颗粒；
B、活化：将步骤A中的细颗粒放入500-600℃的炉内活化0.5-1小时；
C、酸熔：将步骤B中经过活化后的细颗粒放入容器中并加入硫酸溶液，在搅拌状态下加热至880-950℃，反应0.5-1小时，得到溶液和煤矸石酸解渣；将煤矸石酸解渣放入三口烧瓶中并加入烧碱溶液；在搅拌状态下加热升温至80-100℃，在反应过程中，对蒸发水蒸汽冷凝回流；持续反应1.5-2小时，将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后采用滤饼过滤，得到水玻璃溶液；将水玻璃溶液按比例用水稀释，置于三口烧瓶中，用水浴加热，升温至70-90℃；通入CO2混合气体，搅拌，速度为200转/分，反应0.5-1小时；将反应后的浆料倒入大烧杯中，沉降后弃去上层清液，沉淀经真空抽滤；将滤饼放入烘箱中于100-120℃干燥，粉碎，即得白炭黑；
D、固液分离：趁热将步骤C中的溶液采用滤饼过滤；
E、萃取：把步骤D的滤液加入到萃取液中，振荡0.3-1小时，静置分层；取下层液体加热至80-120℃，浓缩、冷却、结晶、破碎成颗粒；
F、加热成型：对步骤E中的结晶颗粒加热，直到变成粉末，把所述粉末置于管式炉中密闭加热，即得有价金属固体氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于步骤A中煤矸石粗碎成颗粒时的粒径小于20mm。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石中提取有价金属的工艺，其特征在于所述的CO2混合气体为CO2与空气的混合气体。
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