[发明专利]一种从煤矸石中提取氧化铝联产活性硅酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝联产活性硅酸钙生产的技术领域，特别涉及从煤矸石中提取氧化铝联产活性硅酸钙的方法。

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，造成较大的环境污染和资源浪费。煤矸石的矿物组成主要为高岭石，其中氧化铝和二氧化硅含量较高，是一种潜在的矿物资源。随着国家对冶金级氧化铝需求的不断增加，以及我国铝土矿储量的日渐减少，利用工业生产产生的含铝矿物资源如粉煤灰、煤矸石等，代替天然铝土矿生产氧化铝等工业产品，并形成煤炭-电力-冶金的循环经济产业链，日益引起人们的重视。

目前以煤矸石为原料提取氧化铝的方法有酸法、碱法、酸碱(盐)联合法。由于酸法在工业上存在腐蚀设备、酸不易回收、金属杂质不易去除、环境污染等缺点，产业化推广受到了限制。另外采用酸碱(盐)联合法，存在工艺流程长，生成成本高，产品纯度低及环境污染的问题。碱法工艺大多是将纯碱或石灰加入煤矸石进行煅烧，最后浸出氧化铝。由于二氧化硅的干扰，存在碱耗大、能耗高的问题，经济性差。

中国发明专利申请号为200510048215.1的“一种用煤矸石生产氧化铝的方法”，公开了先将煤矸石粉碎，加Na₂CO₃在700～900℃焙烧后，用NaOH溶液浸取，过滤残渣，滤液通CO₂生成Al(OH)₃沉淀，过滤、烘干沉淀再经高温脱水得Al₂O₃产品。中国发明专利申请号为200710017303.4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”，公开了先将煤矸石煅烧，煅烧后产生的偏高岭石加石灰或电石渣混合加水进行蒸压反应，然后将蒸压料在800～1000℃下煅烧，煅烧熟料用碳酸钠溶液浸取，浸取液再经脱硅、碳化制得氢氧化铝，氢氧化铝煅烧为氧化铝。中国发明专利申请号为200710133214.6的“利用煤矸石生产氢氧化铝和硅酸工艺方法”，公开了先将煤矸石加纯碱碱融，熟料水淬、湿磨，浆料溶解分离后滤饼再用烧碱碱熔，所得浓浆料加热得到干粉再溶解，过滤分离后滤饼再经烧碱溶出，以上三项技术工艺浆料溶解、干粉溶解、烧碱溶出得到滤液经稀释水解生产氢氧化铝，稀释水解得到滤液分三次碳化，产物分别为氢氧化铝、硅酸和碳酸氢钠。以上三项技术专利均为碱法，由于煤矸石中二氧化硅含量高，直接提取氧化铝对碱的需耗非常大，申请号200710133214.6的专利虽然生产副产品硅酸，但工艺非常繁琐，经济性差。中国发明专利申请号为200410062965.X的“一种生产氧化铝的工艺”，公开了先期对高岭岩、粉煤灰等原料进行活化预脱硅，然后用石灰石自粉碎烧结法混合焙烧，碳酸钠稀碱液浸取，浸取液络合反应提纯，碳化制得氢氧化铝，再高温焙烧为氧化铝，该发明先进行了预脱硅，减少了碱耗量，但是未对脱除掉的二氧化硅进行利用，造成了资源浪费，另外该发明中高岭岩焙烧活化和石灰石自粉碎烧结的温度都较高，能耗较大。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种从煤矸石中提取氧化铝联产活性硅酸钙的方法。该方法工艺简单、生产成本低、能耗低、物耗量少，同时制得两种含硅产物副产品，且无废弃物产生。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种从煤矸石中提取氧化铝联产活性硅酸钙的方法，其主要步骤为：

①将煤矸石粉碎后进行高温焙烧活化；

②焙烧后的煤矸石熟料加入氢氧化钠溶液进行碱溶脱硅反应，然后过滤分离，得到脱硅煤矸石和硅酸钠溶液；

③将石灰乳加入硅酸钠溶液中，进行苛化反应，然后过滤分离得到含水硅酸钙和氢氧化钠溶液，含水硅酸钙烘干制得活性硅酸钙微粉，氢氧化钠溶液浓缩后可返回步骤②循环使用；

④步骤②得到的脱硅煤矸石中加入磨细的石灰石和碳酸钠溶液，送入球磨机内球磨制成生料浆；

⑤将生料浆送入回转窑焙烧，并回收烟气中的CO₂，用于步骤⑧铝酸钠精化液的碳分；

⑥生料焙烧后的熟料用水溶出，过滤分离，得到铝酸钠粗液和硅钙渣，硅钙渣经脱碱处理后作为水泥原料；

⑦用两段脱硅法对铝酸钠粗液深度脱硅，得到铝酸钠精化液；

⑧铝酸钠精化液中通入CO₂碳分，过滤分离得到氢氧化铝和碳酸钠溶液，碳酸钠溶液浓缩后返回步骤④循环使用；

⑨氢氧化铝高温煅烧制得氧化铝产品。