[发明专利]一种从煤矸石中提取高纯氧化铝与硅胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源、发电、冶金、化工综合生产过程中所排放的固体废弃物的综合利用 技术领域，特别涉及一种从煤矸石中提取氧化铝与硅胶的方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物。我国是产煤大国，煤矸石占 原煤总产量的15％～20％，且利用率不足15％，因而煤矸石成为我国累积堆存量最大、占地面 积最多的工业固体废弃物。据统计，我国煤矸石目前累积堆存量已达70亿吨以上、占地面 积约70km²，且每年增量达1.5亿吨(占地面积达6.7km²)。

煤矸石大量堆积不仅占用了大量的土地资源，还破坏矿区自然景观。尤其是煤矸石中 含有多种多环芳烃有机污染以及数量不等的硫、铅、砷、铬等有害元素。矸石的长期堆放， 在雨水的淋溶过程中，这些多环芳烃以及有害元素会随雨水转入地表和地下水体，构成对 水体的污染，由于水体的迁移，还会使污染不断向周围扩大。煤矸石中的重金属元素，在 雨水的淋溶下进入土壤，造成土壤的污染。并通过植物根系的摄取而迁移进入植物体内， 再通过食物链进入人体内，对人类的生命健康产生了影响。因此，煤矸石对土地与环境的 影响面积远远超过了其堆放面积。

正是由于上述原因，对煤矸石的处理和资源化综合利用始终受到国家的高度重视。目 前煤矸石的主要利用方式是回填、筑路、建筑等方面应用，部分有机碳含量高者，与燃煤 搀和在一起用于发电。

由于煤矸石中氧化铝与二氧化硅是其主要成分，尤其是高铝煤矸石可形成煤系高岭 土，因此可以说煤矸石也是一种铝资源矿藏。我国铝土矿资源相对匮乏且随着氧化铝行业 的快速发展，储量日益减少，因此加强煤矸石等工业废渣中氧化铝的提取利用，对解决铝 资源短缺，改善人类生存环境有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种从煤矸石中提取高纯度氧化铝及硅胶的方法，该方法对设备 的要求低，所提取的氧化铝和硅胶产品附加值高，市场需求量大。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

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 目～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 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，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H₂Si0₃和Al(0H)₃混合物，滤液为Na₂C0₃溶液。

步骤4：将步骤3所得的Na₂C0₃溶液负压蒸发结晶并烘干，可回收碳酸钠。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，接冷凝装置和储罐即可回收蒸馏水；

步骤5：向步骤3所得的H₂Si0₃和Al(0H)₃混合物，加入3mol～10mol的精制盐酸， 并使固液比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；