[发明专利]一种煤矸石综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矸石回收利用技术领域，具体涉及一种煤矸石综合利用方法。

背景技术

我国有丰富的煤炭资源，煤矸石作为废弃物被丢弃，不但浪费了大量资源，占用大量土地，还严重污染了环境。目前，国内有利用煤矸石制备聚合氯化铝的方法，但是没有对剩余的渣料进行回收利用，仍然存在资源的浪费。

长期以来，工业合成SiC一直采用石油焦和优质硅石为主要原料。进入20世纪80年代后期，开始利用无烟煤、低变质烟煤合成SiC，还有利用以Si为主要成分的废弃物如煤矸石、天然稻壳等为原料合成SiC以降低成本。但是，由于在制备工艺上存在缺陷，采用各种废弃物为原料合成的碳化硅品质不高，纯度一般在90%以下，故不能作为光伏切割刃料使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矸石综合利用方法。

本发明采用以下技术方案：

一种煤矸石综合利用方法，其步骤为：

（1）将煤矸石粉碎至粒径0.1mm以下；

（2）将粉碎后的物料于600-800℃下热解活化0.5-1h；

（3）活化后的物料粉碎至100μm以下，在常压100-110℃下或0.4-0.5MPa温度为140-150℃下用盐酸酸溶1-4h，固液质量比为1：4；

（4）固液分离；

（5）向固液分离所得滤渣中补充碳源，使其中的C与SiO₂ 的摩尔比至3.5-4.5；

（6）将所得物料磨至粒径100μm以下，于5-10MPa下压制成型，在惰性气体保护下于1350-1500℃反应4-6h；

（7）降温至700-850℃，关掉惰性气体，通入空气，自然冷却，得碳化硅。

所述步骤（6）中升温速度为5℃/min。

将步骤（7）所得碳化硅粉碎至1000-2000目；加入水和浮选剂，搅拌后静置浮选；继续加入硫酸或盐酸和氢氟酸酸洗除杂；固液分离所得固体经干燥后分级得到不同粒度的碳化硅微粉。

所述水的用量为碳化硅质量的1-1.5倍，浮选剂的用量为碳化硅质量的1-5‰。

所述盐酸或硫酸的用量为碳化硅质量的5-20%，所述氢氟酸的用量为碳化硅质量的5-15‰。

所述浮选剂为煤油、水玻璃或洗洁精。

所述滤液经熟化、水解和聚合制备聚合氯化铝。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明利用煤矸石得到三种工业产品：聚合氯化铝、碳化硅（95%以上含量）及光伏切割刃料-碳化硅微粉（97%以上含量）。在活化焙烧煤矸石过程中有效利用了其中的有机质，减少了煤矸石中碳对提取氯化铝质量的影响；通过制备聚合氯化铝有效利用了煤矸石中的铝资源，同时相当于对煤矸石中的二氧化硅进行了有效的除杂；巧妙利用了粉磨后浮选再酸洗的工艺，使制备的碳化硅的纯度由95% 提高到碳化硅微粉的97%以上，从而得到品质合格的光伏切割刃料-碳化硅微粉。因此，利用煤矸石综合制备聚合氯化铝及光伏切割刃料-碳化硅微粉是煤矸石有效综合利用的重要途径。

附图说明

图1为实施例1分级所得1000目碳化硅微粉的扫描电镜图；

图2为实施例1分级所得1200目碳化硅微粉的扫描电镜图；

图3为实施例2分级所得1500目碳化硅微粉的扫描电镜图；

图4为实施例3分级所得1800目碳化硅微粉的扫描电镜图；

图5为实施例2分级多的2000目碳化硅微粉的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

制备聚合氯化铝的步骤：

（1）将煤矸石破碎并细磨至0.10mm；

（2）将粉碎好的煤矸石粉末置于高温管式炉中，在600℃下热解活化1小时，煤矸石中少量的有机质不仅可以充当部分热源，还能减少煤矸石中碳对提取氯化铝质量的影响；

（3）活化过的煤矸石粉末在100℃下用盐酸酸溶4小时，固液质量比1：4，粉末中的铝以氯化铝形式溶于酸中，其它微量铁、钙、镁等的氧化物也以氯化物的形式进入溶液，氯化铝的浸出率90%以上；

（4）经固液分离后，滤液经熟化、水解和聚合并用铝酸钙或铝酸钠调整盐基度制备水处理剂聚合氯化铝，液体聚合氯化铝中氧化铝含量13.2%，盐基度46.8%。其中含有的少量钙、铁、镁、硅对其絮凝性能无副作用，因氧化铁、氧化钙、氧化镁等本身就具有良好的絮凝作用；

制备碳化硅微粉的步骤：