CN103408050A - 一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法，属于煤系固体废弃物资源化利用技术领域，煤矸石经干燥、粉磨后用于中和干法酸浸熟料的溶解液，中和终点酸浓度或pH值根据酸浸溶解出物中氧化钛含量确定；中和反应过滤后的中和滤液用于分离铝、铁或铝、铁钛，中和滤渣不用洗涤，干燥后直接加酸混合，在箱式电阻炉中进行酸浸反应，反应结束后经溶解、过滤、洗涤，滤液用新鲜煤矸石中和，循环重复上述操作，本发明方法利用率高，铝、铁、钛等溶出率高，铝收率＞95%，铁收率＞97%，钛收率＞85%，为组成复杂的煤矸石高效提取酸溶物提供一种新的工艺技术，为铝、铁、钛产品开辟了新的原料资源，可实现煤矸石高附加值利用。

Description

一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法

技术领域

本发明涉及一种高铁高钛煤矸石高效提取铝铁钛的方法，属于煤系固体废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

中国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家，在一次能源消耗中，煤炭占70%以上，所占比重高出世界平均水平的一倍以上，并且在今后相当长的一段时期内，中国的能源结构仍是以煤炭为主。

煤矸石是在煤炭生产和加工过程中产生的一种固体废弃物，同时也是现阶段我国排放量最大的工业废弃物之一。煤矸石的大量堆存不仅占用土地，对周边环境的污染也很严重，同时在一定程度上造成了资源的浪费。因此，煤矸石资源化综合利用问题将成为我国可持续发展中必须解决的重大资源和环境问题。

目前，煤矸石在发电、生产建筑材料和充填造田等方面已取得广泛应用，但普遍存在技术含量不高、附加值低、经济效益不明显等问题，大多还存在严重的二次污染。煤矸石中含有丰富的铝铁硅等资源，对煤矸石中有价元素的提取，将是煤矸石综合利用的热点。

煤矸石的主要成分是SiO₂、Al₂O₃，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。煤矸石的利用途径概括起来主要有以下几种：（1）回收煤炭和黄铁矿，残余物用作建筑材料；（2）用于发电：主要用洗中煤和洗矸混烧发电，混合物发热量每kg约2000大卡，炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥；（3）制造建筑材料：代替粘土作为制砖原料，利用煤矸石本身的热值，节约煤炭；（4）代替粘土组分生产普通水泥，烧结轻骨料；（5）煤矸石还可用于生产低热值煤气，制造陶瓷，制作土壤改良剂，或用于铺路、井下充填、地面充填造地等。

煤矸石作为一种可利用的资源，不同应用途径对煤矸石岩石种类、矿物结构和化学组成的要求也有所不同。煤矸石的分类，能为煤矸石的综合利用和长远发展提供决策性依据，有利于指导探索出高科技含量、高附加值综合利用的新路。

由于各地煤矸石成分复杂，物理化学性质差异很大，加之不同的煤矸石加工利用方向对煤矸石的化学组成及物理化学特性要求不一样，目前，国内外尚无科学、统一的分类标准。常用的分类方法有：（1）按煤矸石的来源可分为煤巷矸、岩巷矸、自燃矸、洗矸、手选矸和剥离矸六大类；（2）按煤矸石的岩石类型可分为粘土岩矸石、砂岩矸石、粉砂岩矸石、钙质岩矸石和铝质岩矸石等；（3）按煤矸石中碳含量可以分为四类：一类<4%，二类4%~6%，三类6%~20%，四类>20%，一类、二类煤矸石可作为水泥的混合材、混凝土骨料和其他建材制品的原料，三类煤矸石可用作生产水泥、砖等建材制品，四类煤矸石宜用作为燃；（4）按煤矸石中铁化合物含量分类可分为少铁的<0.1%、低铁的0.1%~1.0%、中铁的1.0%~3.5%、次高铁的3.5%~8.0%、高铁的8%~18%、特高铁的>18%；（5）按煤矸石中铝硅比分类可分为三个区段：铝硅比大于0.5，这种矸石主要特点是含铝量高，含硅量相对较低；铝硅比为0.5~0.3，其特点是铝、硅含量都适中，铝硅比<0.3，矸石特点是硅含量比铝含量相对高得多。

从煤矸石中提取有价元素生产化工产品是目前研究的热点。我国煤矸石以粘土岩矸石居多，利用粘土岩矸石和铝质岩矸石提取氧化铝是近年来竞相开发的研究热点，并形成了烧结法和酸法两种技术体系。烧结法是高铝煤矸石、石灰石、纯碱、铝土矿为原料，采用传统烧结法氧化铝生产工艺提取氧化铝及硅产品；酸法是以盐酸、硫酸为酸浸介质使煤矸石中的氧化铝转化为相应铝盐达到铝资源回收目，酸渣湿法或干法回收硅。

如专利申请CN101172632 利用煤矸石生产氢氧化铝和硅酸工艺方法，其运用纯碱和烧碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融-烧碱碱熔-水解-碳化-苛化，实现同时提取95％的氧化铝和90％的二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钙；专利申请CN1800022涉及一种以煤矸石为原料生产氧化铝的方法，其将煤矸石粉碎，经高温焙烧后，用氢氧化钠溶液浸取，过滤残渣，滤液通二氧化碳使Al(OH)₃沉淀，真空过滤，得Al(OH)₃，再经高温脱水得Al₂O₃产品；专利CN1903727 涉及一种煤矸石生态化利用联产氧化铝\白炭黑\低灰碳的方法。该方法是以SiO₂、Al₂O₃为主的含量各不相同的煤矸石、采煤高岭石等矿物为原料，经过破碎后用硫酸溶液加热提取、分离，获得硫酸铝酸溶液。在提取、分离时加入少许氟化物为激活剂，再向该溶液中加入硫酸盐作为共结晶剂，经浓缩、结晶等，可以得到优级矾盐晶体，同时酸性母液循环利用进入下次提取，残渣经碱液提取氧化硅得硅酸盐和回收碳；专利CN101254951公开了一种从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法，该方法采取对粉煤灰或煤矸石进行研磨、焙烧工艺，水浸、碳分分离氧化铝工艺，酸化分离二氧化硅工艺以及氢氧化物沉淀法获得氧化铁工艺等工艺环节，获得的氧化铁纯度高；粉煤灰和煤矸石中氧化铁的提取率到86％以上，整个工艺过程均在常压条件下进行，因此对设备要求条件低；专利CN101913632A公开了一种煤矸石燃烧灰渣提取氧化铝、氧化硅和氧化铁的方法，煤矸石经预处理后根据发热量情况配煤，在煅烧发电的同时实现煤矸石活化，所产生的电力和蒸汽供系统使用；灰渣用酸法提取氧化铝，碱法提取氧化硅，并通过副产物的综合利用提取氧化铁；各工艺环节所需要的酸、碱、石灰、萃取剂和CO₂在系统内循环；专利CN1072657 一种用煤矸石生产硫酸铝的方法，将煤矸石粉碎成粉状，不经焙烧，直接与浓度为40～70％（重量）的硫酸在反应器中混合，搅拌，通蒸汽升温使反应器压力为3.5～8kg／cm²，反应4～6小时，经沉降去渣，浓缩结晶，得白色块状固体，产品质量符合HC1-32-77精制一级标准；专利CN1915829是一种用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法，将煤矸石用颚式破碎机破碎，焙烧除掉有机物，用球磨机粉碎，使80％通过200目筛，将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40％～60％的硫酸进行反应，生成硫酸铝溶液。

上述利用煤矸石提取有价元素制备化工产品的方法对原料品质要求高，提取产品单一，且均未涉及钛的提取。专利CN201110415204.8一种富集煤矸石中钛的方法，该方法是通过煤矸的破碎、粉磨、煅烧、酸浸将煤矸石中钛以晶红石形式转入酸浸渣中，再通过碱溶进一步富集渣中的钛，最后获得残渣中氧化钛含量大于10%的人造晶红石型富集矿，而本发明是通过在干法酸浸溶液中加新鲜煤矸石调pH值将钛溶出物转入渣相，经多次循环实现钛在液相中的富集，当达到回收浓度后采用分步沉淀法进行回收。本发明以多种酸溶物为提取目标，干法酸浸为手段，溶出率高，原料适应性好。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法，该方法以高铁高钛的粘土岩矸石为原料，采用煤矸石中和酸浸溶出物、中和渣干法酸浸提取有价元素铝、铁、钛；这种方法为煤矸石高效提取有价元素提供一种新的工艺技术，为铝铁钛产品开辟了新的原料资源，能实现煤矸石有价元素高效提取，达到煤矸石高附加值综合利用的目的。

本发明的技术方案具体包括以下步骤：

（1）取煤矸石干燥、粉磨后过80目筛，筛余量小于5wt%，备用；

（2）粉磨筛分后的煤矸石与浓度为98wt%的硫酸混合成球，然后置于250℃下反应1h制得熟料，添加熟料质量4倍、浓度为10 wt%的硫酸溶液进行溶解，反应温度为90℃，反应时间1h，过滤得干法酸浸溶解液和溶解渣，溶解渣经三次洗涤后用作提硅原料，最初的洗涤液为用水配制的、含硫酸10wt%的溶液及清水，每次洗涤用量相当于熟料质量的4倍，洗涤后溶液分别标记为一、二、三洗液，作为后续干法酸浸时的溶解液及循环洗涤液使用；在酸浸溶解液加入步骤（1）煤矸石进行中和反应，反应温度为80-90℃，当干法酸浸溶解液中氧化钛浓度＜10g/L时，控制中和反应终止pH为1.5-2.5，中和滤液用于离铝铁；若氧化钛浓度≥10g/L，则控制反应终止时的游离酸浓度在5-10wt%过滤，中和滤液用于分离铝铁及钛；中和滤渣经干燥后用作后续干法酸浸原料；

（3）用步骤（2）的中和滤渣与浓度为98wt%的硫酸混合成球，然后将球体置于200-300℃下反应1h制得熟料；

（4）在步骤（3）熟料中添加熟料质量3-4倍、硫酸浓度调至5-10 wt %的一洗液，在80-90℃反应1h进行溶解，过滤制得干法酸浸溶解液，其中制备熟料时的中和滤渣与98%的硫酸的质量比为0.8-1.2；

（5）步骤（4）的干法酸浸溶解液加入步骤（1）煤矸石进行中和反应，并根据溶解液中钛含量控制反应终点，反应条件和控制方法同步骤（2），反应结束过滤，中和滤液用于分离铝铁或用于分离铝铁及钛，中和滤渣不用洗涤，干燥后作干法酸浸原料，按步骤（3）-（6）进行循环反应；

（6）步骤（4）的溶解渣分别用步骤（2）的二洗液、三洗液及清水洗涤，用量为熟料质量的3倍，洗涤后的洗液分别标记为一、二、三洗液，用于后续熟料溶解和循环洗涤使用，用于循环步骤（6）作为一洗液的二洗液需将硫酸浓度调至5-10wt%再使用。

后期的煤矸石提取铝、铁、钛则只需以中和滤渣为干法酸浸原料，不断重复循环步骤（3）-步骤（5），即可不断地提取煤矸石中的铝铁钛。

本发明中所述煤矸石为高铁高钛粘土岩矸石。

本发明中所述煤矸石干燥、粉磨后直接使用，不用热活化。

煤矸石经与酸浸液中和游离酸后，除去大部以碳酸盐形式存在的铁、镁等，在中和酸浸液中游离酸的同时，实现煤矸石中铝的富集；中和渣干燥后按渣与98%硫酸质量比0.8-1.2混合成球，在箱式电阻炉内于200-300℃下反应1h制熟料，由于反应过程在高酸浓度及较高温度下进行，保证了中和渣中氧化铝和氧化钛的转化率；熟料用5-10%的酸溶液3-4倍质量份溶解，防止了钛盐的水解；酸浸渣溶解液加新鲜煤矸石，根据酸浸渣溶解液中氧化钛含量，确定终点pH值或游离酸含量，以保证钛是留于液相或转入渣相，同时在中和游离酸的过程中，去除大部份铁、镁等，提高了煤矸石中和渣中氧化铝和氧化钛含量，也保证了酸浸时与其反应的有效酸量，同时减少了酸浸时的酸用量，便于成球。

主要化学反应如下：

中和反应：熟料溶解后的溶液约含10%的游离酸，首先与新鲜煤矸石中的碳酸盐发生前三个反应，若需富集钛，还会进行和钛的水解反应：

FeCO₃ + H₂SO₄  → FeSO₄ + CO₂ + H₂O

MgCO₃ + H₂SO₄  → MgSO₄ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + H₂SO₄  → CaSO₄ + CO₂ + H₂O

Al₂O₃．3Si0₂ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂SiO₃

Ti(SO₄)₂ + 2H₂O → TiO₂ +2H₂SO₄ ；

酸浸反应：

Al₂O₃．3Si0₂ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂SiO₃

TiO₂ +2H₂SO₄ → Ti(SO₄)₂ + 2H₂O 

FeCO₃ + H₂SO₄  → FeSO₄ + CO₂ + H₂O

4FeSO₄ + O₂   + 2H₂SO₄ = 2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O；

本发明所用的设备均为现有的公知设备。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：

1、用新鲜煤矸石中和酸浸溶解液，去除大部分碳酸盐，提高了酸的利用率，纯化了原料，富集了铝钛元素在渣中的含量。 

2、经中和反应后的煤矸石渣可采用较小酸渣质量比即能满足溶出要求，且易于成球，便于选用成熟设备进行工业化操作；同时，中和过程去除了易反应成分，保证了酸浸时的有效酸量，确保氧化铝和氧化钛的转化率。

3、酸浸反应后的熟料用硫酸质量含量为5-10%的溶液溶解，避免了钛盐在溶解时发生水解而转入渣中造成损失、污染酸浸渣。

4、本发明中溶解渣中酸浸物溶出率高，氧化硅含量高，杂质少，有利于溶解渣的后续回收硅使用。

5、本发明方法利用率高，铝、铁、钛等溶出率高，铝收率＞95%，铁收率＞97%，钛收率＞85%，为组成复杂的煤矸石高效提取酸溶物提供一种新的工艺技术，为铝、铁、钛产品开辟了新的原料资源，可实现煤矸石高附加值利用。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程示意图。

具体实施方法

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不限于所述内容。

实施例1：

（1）取煤矸石干燥样10kg、粉末后过80目筛，筛余量小于5wt%，备用；

（2）将步骤（1）的煤矸石与等质量、浓度为98wt%的硫酸混合成球，然后将球体置于250℃下反应1h制得熟料，在熟料中添加熟料质量4倍、硫酸浓度为10wt%的硫酸溶液并于90℃反应1h进行溶解，过滤制得干法酸浸溶解液；溶解渣用相当于熟料质量4倍、用水配制的、浓度为10wt%的硫酸溶液洗涤，洗涤后溶液标为一洗液，用于后续熟料酸浸的溶解液，再分别用质量为熟料4倍的清水洗涤二次，洗涤后溶液标记为二、三洗液，用作后续干法酸浸熟料溶解反应后的溶解渣的一洗液和二洗液；

（3）酸浸溶解液中氧化钛含量为1.8g/L，游离酸浓度为11.9wt%，在300ml溶解液中逐渐加入步骤（1）煤矸石，混合均匀在80℃下进行中和反应，反应终止时pH值为1.5，煤矸石用量为145g，中和反应物过滤；

（4）中和滤渣干燥后质量为120g，按酸渣比0.8计，加96g、浓度为98 wt %的硫酸混合成球后放置于箱式炉中，于300℃反应1h制得熟料，取出后添加步骤（2）、调硫酸浓度为10wt%的一洗液360g，在三口烧瓶内于80℃下反应1h进行溶解，反应结束后经过滤；溶解渣用步骤（2）中二洗液配制的、硫酸浓度为10wt%的稀酸溶液360g进行第一次洗涤，取步骤（2）中三洗液360g进行第二次洗涤，最后用360g清水进行第三次洗涤；

通过中和渣干法酸浸溶解滤渣分析，用硅平衡计算残渣量，以中和鲜煤矸石有价元素百分含量为计算基础，铝、铁、钛的溶出率分别为：氧化铝95.7%，氧化铁97.3%，氧化钛85.7%。

（5）步骤（4）溶解液中氧化钛含量为5.2g/L，小于10g/L，故在步骤（4）过滤后的溶解液中添加步骤（1）煤矸石进行中和，让钛水解后返回中和渣中继续富集，中和滤液则用于分离铝铁，具体操作为：反应温度90℃、终点pH值为2.5，新鲜煤矸石用量为127g，中和反应物过滤，中和滤渣干燥后质量为105g，按渣酸比1.0计，加105g、浓度为98%的硫酸混合成球后放入箱式炉中于200℃反应1h制得熟料，熟料取出后加步骤（4）调硫酸浓度为10wt%的一洗液315g，90℃下在三口烧瓶内反应1h进行溶解，过滤后的溶解渣用步骤（4）二洗液配制成的、浓度为7.5wt%的硫酸溶液315g进行第一次洗涤，再用步骤（4）315g三洗液进行第二次洗涤，最后用315g清水进行第三洗涤，经分析，酸浸溶解液中氧化钛含量为7.7g/L，小于10g/L，故溶解液还需中和富集钛，依次类推，继续循环处理二次后酸浸溶解液中酸浓度为11.2wt%，氧化钛含量为12.3g/L，大于10g/L，此时，酸浸溶解液加新鲜煤矸石中和部分游离酸，终点酸浓度为8.5wt%，过滤，即得主要含铝、铁、钛的硫酸盐溶液，用常规方法分步沉淀分离钛、铝、铁；中和滤渣干燥后用作后续干法酸浸的原料。

实施例2：

（1）取煤矸石干燥、粉磨后过80目筛，筛余量小于5wt%，备用；

（2）取实施例1的中和滤渣干燥样108g，按酸渣比1.2计，加130g、浓度为98%的硫酸混合成球，放置于箱式炉中，于250℃反应1h制得熟料，熟料取出后加硫酸浓度为7.5wt%的上次一洗液324g，于三口烧瓶内反应1h，反应温度90℃，反应结束后经过滤，溶解渣用上次二洗液配制成的5wt%稀酸溶液324g进行第一次洗涤，取前次三洗液324g进行第二次洗涤，最后用324g清水进行第三次洗涤；

通过酸浸溶解渣分析，以中和新鲜煤矸石有价元素百分含量为计算基础，铝、铁、钛的溶出率分别为：氧化铝97.2%，氧化铁99.1%，氧化钛89.5%。

（3）酸浸溶解液中氧化钛含量为0.6g/L，游离酸浓度为8.9wt%，在300ml溶解液中逐渐加入步骤（1）的煤矸石，在85℃下进行中和反应，反应终止时pH值为2.5，煤矸石用量为130g，中和反应物过滤，中和滤液分步沉淀分离铝、铁； 

（4）中和滤渣干燥后质量为110g，按酸渣比1.0计，加110g、浓度为98 wt %的硫酸混合成球后放置于箱式炉中，于270℃反应1h制得熟料，熟料取出后添加步骤（2）、调硫酸浓度为5wt%的一洗液330g，在三口烧瓶内于80℃下反应1h进行溶解，反应结束后经过滤，溶解渣用步骤（2）中二洗液配制的、硫酸浓度为10wt%的稀酸溶液330g进行第一次洗涤，取步骤（2）中三洗液330g进行第二次洗涤，最后用330g清水进行第三次洗涤；

（5）步骤（4）酸浸溶解液中氧化钛含量为3.2g/L，小于10g/L，故在步骤（4）过滤后的溶解液中添加煤矸石进行中和，让钛水解后返回中和渣中继续富集，中和滤液则用于分离铝铁，具体操作为：反应温度90℃、终点pH值为2.5，新鲜煤矸石用量为155g，中和反应物过滤，中和滤渣干燥后质量为120g，按渣酸比1.2计，加144g、浓度为98%的硫酸混合成球后放入箱式炉中于250℃反应1h制得熟料，熟料取出后加步骤（4）调酸浓度为8wt%的一洗液420g，85℃下在三口烧瓶内反应1h进行溶解，过滤后的溶解渣用步骤（4）二洗液配制成的、含量为8wt%的硫酸溶液360g进行第一次洗涤，再用步骤（4）360g三洗液进行第二次洗涤，最后用360g清水进行第三洗涤，经分析，酸浸溶解液中氧化钛含量为4.3g/L，小于10g/L，故溶解液还需中和富集钛，依次类推，继续循环处理四次后酸浸溶解液中酸浓度为8.2wt%，氧化钛含量为10.5g/L，大于10g/L，此时，酸浸溶解液加新鲜煤矸石中和部分游离酸，终点酸浓度为5.0wt%，过滤，即得主要含铝、铁、钛的硫酸盐溶液，用常规方法分步沉淀分离钛、铝、铁，中和滤渣干燥后用作后续干法酸浸的原料。

实施例3：

（1）取煤矸石干燥、粉磨后过80目筛，筛余量小于5wt%，备用；

（2）取实施例2的中和滤渣干燥样130g，按酸渣比1.0计，加130g酸混合后放置于箱式炉中，于250℃反应1h制得熟料，熟料取出后加硫酸浓度为8wt%的上次一洗液520g，于三口烧瓶内反应1h，反应温度85℃，反应结束后经过滤，溶解渣用上次二洗液配制成的10wt%稀酸溶液390g进行第一次洗涤，取前次三洗液390g进行第二次洗涤，最后用390g清水进行第三次洗涤；

通过酸浸溶解渣分析，以中和新鲜煤矸石有价元素百分含量为计算基础，铝、铁、钛的溶出率分别为：氧化铝95.5%，氧化铁98.3%，氧化钛85.6%。

（3）酸浸溶解液中氧化钛含量为0.7g/L，游离酸浓度为10.2wt%，在300ml溶解液中逐渐加入步骤（1）的煤矸石，在80℃下进行中和反应，反应终止时pH值为2.0，煤矸石用量为152g，中和反应物过滤，用于分步沉淀分离铝、铁； 

（4）中和滤渣干燥后质量为125g，按酸渣比0.8计，加100g、浓度为98 wt %的硫酸混合成球后放置于箱式炉中，于300℃反应1h制得熟料，熟料取出后添加步骤（2）、调酸浓度为7.5wt%的一洗液375g，在三口烧瓶内于90℃下反应1h进行溶解，反应结束后经过滤；溶解渣用步骤（2）中二洗液配制的、硫酸浓度为6.8wt%的稀酸溶液375g进行第一次洗涤，取步骤（2）中三洗液375g进行第二次洗涤，最后用375g清水进行第三次洗涤；

（5）步骤（4）溶解液中氧化钛含量为3.6g/L，小于10g/L，故在步骤（4）过滤后的溶解液中添加煤矸石进行中和，让钛水解后返回中和渣中继续富集，中和滤液则用于分离铝铁，具体操作为：反应温度85℃、终点pH值为1.5，新鲜煤矸石用量为143g，中和反应物过滤，中和滤渣干燥后质量为115g，按渣酸比1.2计，加138g、浓度为98%的硫酸混合成球后放入箱式炉中于275℃反应1h制得熟料，熟料取出后加步骤（4）一洗液、调酸浓度为10wt%的345g，80℃下在三口烧瓶内反应1h进行溶解，过滤后的溶解渣用步骤（4）二洗液配制成的、含量为10wt%的硫酸溶液345g进行第一次洗涤，再用步骤（4）345g三洗液进行第二次洗涤，最后用345g清水进行第三洗涤，经分析，酸浸溶解液中氧化钛含量为5.1g/L，小于10g/L，故溶解液还需中和富集钛，依次类推，继续循环处理四次后酸浸溶解液中酸浓度为13.5wt%，氧化钛含量为11.3g/L，大于10g/L，此时，酸浸溶解液加新鲜煤矸石中和部分游离酸，终点酸浓度为10wt%，过滤，即得主要含铝、铁、钛的硫酸盐溶液，用常规方法分步沉淀分离钛、铝、铁，中和滤渣干燥后用作后续干法酸浸的原料。

Claims (2)

1.一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法，其特征在于包括如下具体步骤：

（1）取煤矸石干燥、粉磨后过80目筛，筛余量小于5wt%，备用；

（2）粉磨筛分后的煤矸石与浓度为98wt%的硫酸混合成球，然后置于250℃下反应1h制得熟料，添加熟料质量4倍、浓度为10 wt%的硫酸溶液进行溶解，反应温度为90℃，反应时间1h，过滤得干法酸浸溶解液和溶解渣，溶解渣经三次洗涤后用作提硅原料，最初的洗涤液为用水配制的、含硫酸10wt%的溶液及清水，每次洗涤用量相当于熟料质量的4倍，洗涤后溶液分别标记为一、二、三洗液，作为后续干法酸浸时的溶解液及循环洗涤液使用；在酸浸溶解液加入步骤（1）煤矸石进行中和反应，反应温度为80-90℃，当干法酸浸溶解液中氧化钛浓度＜10g/L时，控制中和反应终止pH为1.5-2.5，中和滤液用于离铝铁；若氧化钛浓度≥10g/L，则控制反应终止时的游离酸浓度在5-10wt%过滤，中和滤液用于分离铝铁及钛；中和滤渣经干燥后用作后续干法酸浸原料； 

（3）用步骤（2）的中和滤渣与浓度为98wt%的硫酸混合成球，然后将球体置于200-300℃下反应1h制得熟料；

（4）在步骤（3）熟料中添加熟料质量3-4倍、硫酸浓度调至5-10 wt %的一洗液，在80-90℃反应1h进行溶解，过滤制得干法酸浸溶解液，其中制备熟料时的中和滤渣与98%的硫酸的质量比为0.8-1.2；

（5）步骤（4）的干法酸浸溶解液加入步骤（1）煤矸石进行中和反应，并根据溶解液中钛含量控制反应终点，反应条件和控制方法同步骤（2），反应结束过滤，中和滤液用于分离铝铁或用于分离铝铁及钛，中和滤渣不用洗涤，干燥后作干法酸浸原料，按步骤（3）-（6）进行循环反应；

（6）步骤（4）的溶解渣分别用步骤（2）的二洗液、三洗液及清水洗涤，用量为熟料质量的3倍，洗涤后的洗液分别标记为一、二、三洗液，用于后续熟料溶解和循环洗涤使用，用于循环步骤（6）作为一洗液的二洗液需将硫酸浓度调至5-10wt%再使用。

2.根据权利要求1所述煤矸石中高效提取铝铁钛的方法，其特征在于：煤矸石为高铁高钛粘土岩矸石。