[发明专利]一种从煤矸石中提取高纯氧化铝与硅胶的方法

权利要求书

1.一种从煤矸石中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：取煤矸石∶Na₂CO₃碳酸钠为1∶0.2～1∶2的质量比例混合、粉碎、磨细到100～ 250目后，控制温度在700℃～950℃条件下焙烧，焙烧时间为40分钟～120分钟；焙烧 时煅烧设备接气体输出管，并与碳分池连接；

步骤2：将步骤1获取的焙烧产物加入质量浓度为5～20％的氢氧化钠溶液，并使固液 质量比为1∶3～1∶50，浸取温度为10℃～100℃，浸取时间为5分钟～90分钟；浸取后 过滤，分别得到滤液和滤渣；滤渣与煤矸石混合形成的混合物料，可继续以步骤1的实施 方式与条件循环焙烧活化，并采用本步骤方法条件浸取利用；

步骤3：将步骤2所得滤液在负压条件下蒸发浓缩，同时接冷凝装置回收蒸馏水；滤 液浓缩至原体积的10％～50％后，置入碳分池中，常压或加压条件下通入CO₂进行碳分；碳 分温度20℃～100℃，滤液pH值4～10作为碳分终点；碳分后过滤，滤渣为H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物，滤液为Na₂CO₃溶液；

步骤4：将步骤3所得的Na₂CO₃溶液负压蒸发结晶并烘干，回收碳酸钠；回收的碳酸 钠可直接用于步骤1或对步骤2中滤渣与煤矸石混合形成的混合物料的循环焙烧活化； Na₂CO₃溶液加热负压蒸发过程中，接冷凝装置和储罐回收蒸馏水；

步骤5：向步骤3所得的H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物，加入3mol～10mol的精制盐酸， 并使固液质量比1∶1～1∶10，保持温度10℃～100℃条件下反应3分钟～120分钟后过 滤，分别得到AlCl₃精液与滤渣；滤渣陈化、洗涤得到纯净硅胶；

步骤6：将步骤5所得AlCl₃精液浓缩，得到AlCl₃晶体。将AlCl₃晶体置于可排烟热 解装置中，在260℃～1200℃条件下热解0.5小时～12小时，得到高纯度氧化铝，同时回 收盐酸。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步还包括盐酸回收步骤7，所述的 盐酸回收步骤7分以下两个阶段：

第一阶段，将步骤5中铝硅分离后的AlCl₃精液加热负压蒸发，同时依次接冷凝装置 和吸收塔，回收盐酸；

第二阶段，将步骤6中AlCl₃晶体热解过程分解出的氯化氢气体，接冷凝装置溶解于 水或第一阶段回收的盐酸中，从而形成浓度为3mol～8mol的盐酸。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的浓度为3mol～8mol的盐酸在步骤 5中循环利用。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的回收的蒸馏水在步骤2中循环利 用，以及用于步骤5中的滤渣陈化、洗涤以获取纯净硅胶。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的循环焙烧活化的方法是，将步骤 2中所得滤渣与煤矸石混合形成的混合物料，与Na₂CO₃按照1∶0.2～1∶2的质量比例混 合、粉碎、磨细到100～250目，焙烧温度700℃～950℃，焙烧活化时间40分钟～120 分钟；所述的混合物料中，滤渣所占质量比可以是0～100％。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1焙烧时煅烧设备接气体输 出管，并与碳分池连接，所排CO₂气体直接用于步骤3的碳分过程；步骤1中，煤矸石∶ Na₂CO₃碳酸钠为1∶0.2～1∶2的质量比，二者混合、粉碎、磨细到100～250目后，控制温 度在700℃～950℃条件下焙烧，焙烧时间为40分钟～120分钟；将步骤1获取的焙烧产 物加入质量浓度为0～20％的氢氧化钠溶液，并使固液质量比为1∶3～1∶50，浸取温度为 10℃～100℃，浸取时间为5分钟～90分钟。