[发明专利]一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及煤系高岭岩或煤矸石资源化高值综合利用领域，尤其是涉及一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的工艺简单的低能耗方法。

【背景技术】

采煤行业排出的煤矸石已被列为当今世界十大主要工业固体废物。据《2007-2008年中国煤矸石工业分析及投资咨询报告》介绍，我国煤矸石的大规模利用目前主要集中于发电、建材、井下充填、复垦造田、筑路等，总计利用和无害化处理煤矸石约占当年煤矸石排放量的50％，至2005年煤矸石累计堆贮量30亿吨，占中国工业固体废物排放总量的40％以上。

近几年来我国铝工业迅猛发展，产量持续增长，已占全球的10％，成为世界第一大原铝生产国；同时，我国还是仅次于美国的第二大铝消费国，然而我国铝土资源只占世界铝土矿储量的2.3％，按此发展速度，我国铝土矿资源将很快面临枯竭。因此开发铝土矿接替资源在我国也是迫在眉急。我国的煤矸石主要以高岭岩系为主，煅烧后Al₂O₃含量可达40％，是十分宝贵的铝资源。

利用煤系高岭岩为原料，提取分离其中铝质组分制备氧化铝的工艺主要是利用酸、碱(或额外添加铵盐等)与高温处理的煤系高岭岩反应制备相应铝盐，然后经提纯、干燥、高温分解等步骤制得氧化铝。相关的发明专利和专利申请为：浙江大学发明的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(专利申请号为200710068433.0)，长安大学发明的煤矸石中提取氢氧化铝或氧化铝及其废渣生产水泥的方法(专利申请号200710017303.4)，北京矿冶研究总院发明的一种从高硅含铝矿物原料中酸法提取铝的方法(专利申请号200610127316.2)，山西大学发明的一种用煤矸石生产氧化铝的方法(专利号ZL200510048215.1)，郭长征发明的一种煤矸石利用新方法(专利号ZL200510052016.8)，宁夏大学发明的煤矸石生态化利用联产氧化铝/白炭黑/低灰碳的方法(专利申请号200510088308.7)，刘成长发明的一种利用煤矸石生产铝盐和硅酸盐工艺(专利号ZL00112070.0)，任忠胜发明的一种利用高岭土、煤系高岭岩(土)作为原料生产超纯氧化铝的工艺(专利申请号00113876.6)，王海舟发明的酸析法氧化铝改进工艺(专利申请号92109451.5)，兰州工业资源技术研究所发明的酸盐联合法生产氧化铝工艺(专利号ZL91111359.2)。

此外，还有一些利用煤系高岭岩间接制备氧化铝的方法，如：康仁发明的一种综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝的方法(专利号ZL02107204.3)，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司发明的一种综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺(专利号02116060.0)。

就目前利用煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的工艺而言，为了提高反应活性和增加提取率，普遍存在煅烧温度高或煅烧时间长以及浸取温度高与浸取时间长的问题，高能耗与复杂的工艺条件增加了经济成本和工业化控制难度。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，利用煤系高岭岩或煤矸石中内热源(炭)对其中高岭石煅烧性能的特殊影响，提供了一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的工艺简单的低能耗方法。

为实现以上目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

(1)煤系高岭岩或煤矸石破碎、粉磨，经550℃-700℃下煅烧1分钟-60分钟，然后用质量百分浓度为15-25％的盐酸在60℃-100℃下浸取30分钟-60分钟，固液过滤分离后得到含氯化铝的溶液；其中，煅烧后的煤系高岭岩或煤矸石与质量百分浓度为15-25％的盐酸的质量比为1∶4-1∶10；煅烧后的煤系高岭岩或煤矸石中氧化铝浸出率为85％-95％；所述的的煅烧温度优选550℃-650℃所述的浸取用酸为稀盐酸，优先使用氯、碱工业的废盐酸，无杂质要求；

(2)在步骤(1)制得的含氯化铝的溶液加入沉淀剂，反应温度0℃-40℃，反应压力0.1MPa-0.5Mpa，反应时间15分钟-60分钟，得到含结晶水的氯化铝晶体沉淀；采用的沉淀剂为氯化氢气体或氯化氢与氯气的混合气体；反应过程中保持温度与压力不变；

(3)将步骤(2)中制得的含水氯化铝沉淀过滤分离，所得固体不需干燥，常压下直接于150℃-250℃分解处理制得细粉状氧化铝；所述的细粉状氧化铝可以直接作为超细氧化铝产品；

(4)将步骤(3)中沉淀过滤分离所得溶液和热分解反应所得气体冷却后用于步骤(1)中煅烧煤系高岭岩或煤矸石的酸浸；