[发明专利]一种超声波助酸性弱氧化法从含锗煤中提取锗的技术

说明书

技术领域：

本发明属于煤综合利用技术领域，是一类提取煤中微量锗元素而对煤进行综合利用的应用技术领域。

背景技术：

目前，煤中提取锗的提取方法主要有以下两种：

(1)以浓HCl为溶液体系，从原煤中直接提取锗。该方法原煤中锗的回收效率一般可达80％以上，但是该方法盐酸用量太大，工业生产成本太高。

(2)将煤燃烧后，从煤的燃烧产物中提取锗。虽然该方法操作简单，但是回收率低(50％～80％)，是对煤炭资源的极大浪费，没有完全发挥出煤炭本身所固有的经济价值，而且煤的燃烧会污染环境。

发明内容：

本发明的目的是提供一类从含锗煤中提取锗的应用技术，该技术工艺流程简单，更大程度地提高了锗的回收率，一般可达到94％以上，该方法投资成本低。且该方法没有破坏原煤的主要构成，达到了煤炭综合利用的目的。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

从含锗原煤中提取锗，包括由氧化剂、酸溶液以及由超声波为主要辅助手段构成整个工艺流程的必要条件。原煤为富含锗的煤。所述的氧化剂选自MnO₂、HNO₃、O₂、H₂O₂、Na₂O₂、K₂O₂、NaClO₄、KClO₄和Na₂O₃中的一种或几种的组合。所述的酸溶液选自H₂SO₄、HF、HClO₃、HCl和HClO₄中的一种或几种的组合。

所述含锗煤固体粉末和氧化剂的质量比为1∶0.1～1∶5)；所述的酸溶液的摩尔浓度为2-8mol/L；含锗煤固体粉末和酸溶液的重量比为1∶0.1～1∶6。

本发明的从含锗煤中提取锗的方法是通过以下步骤实现的：

(1)先将原煤粉末用氧化剂氧化，然后再与酸溶液混合，得到反应完全的反应物；

(2)将(1)中所得到的反应物在30～100℃条件下，利用超声波(超声波一般是指振动频率大于20KHz以上的，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的上限(20000Hz)，人们将这种听不见的声波叫做超声波)，超声时间范围为5min～6h；

(3)将(2)中所得到的反应物在0.01～2MPa、40～120℃条件下，加入Cl^-进行蒸馏提取锗元素。

附图的简要说明

图1为简要说明本发明方法的流程路线图。

在本发明所述方法的一种优选实施方式中，含锗煤固体粉末的粒度为10～600目的粉末。

在本发明所述方法的一种优选实施方式中，所述的氧化剂选自MnO₂、HNO₃、O₂、H₂O₂、Na₂O₂、K₂O₂、NaClO₄、KClO₄和Na₂O₃中的一种或几种的组合。

在本发明所述方法的一种优选实施方式中，所述的酸溶液选自H₂SO₄、HF、HClO₃、HCl和HClO₄中的一种或几种的组合。

在本发明所述方法的一种优选实施方式中，超声波的频率为20KHz～2MHz。

因为锗具有亲有机性，所以在许多煤层中有锗的富集；锗在煤中主要可能以游离的锗离子形式被吸附在煤中；呈硅锗酸盐及锗的硫化物存在于煤中；呈锗的有机化合物的形式存在于煤中，或者以络合物的形式存在；以与煤中的大分子的不同官能团键合，或与腐殖酸鳌合；通过表面氧化还原反应和表面吸附的形式存在于煤中有机质的表面。所以本发明的机理在于，利用氧化剂并以超声波为辅助的手段改变锗在煤中的存在形式，或者以游离锗离子的形式存在，或者与煤中的小分子键合，然后再进行蒸馏提锗。