[发明专利]利用煤系高岭土制备超细氧化铝联产白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤系高岭土综合利用领域，具体涉及一种利用煤系高岭土碱法制备超细氧化铝联产白炭黑的方法。

背景技术

煤系高岭土是赋存于煤系地层的主要共伴生矿物，我国煤系高岭土资源十分丰富，资源总量为497.09亿吨。它们一般位于煤层顶板或底板，或以夹矸的形式存在于煤层中，在煤炭开采过程中常被作为矸石采出废弃，不仅造成资源的浪费，而且堆积地表，占据良田，造成严重的环境污染。基于资源综合利用、环境保护以及发展循环经济的要求，开展以煤系高岭土为原料，生产氧化铝和白炭黑等高附加值化工产品具有非常重要的战略意义。

煤系高岭土的加工方法包括酸法和碱法，酸法在浸取煤系高岭岩时会将许多可溶出的杂质如Fe、Ti、Mg等带入溶液，须增添后序的处理工序，另外，酸法对环境的污染大，并且对设备的腐蚀严重。

中国专利CN101234774A公开了一种由煤系高岭岩或煤矸石制备氧化铝的方法，利用煤系高岭岩或煤矸石中内热源对其中高岭石煅烧性能的特殊影响，通过粉碎、低温煅烧、盐酸浸取、过滤、提纯、分布热解制得氧化铝。

中国专利CN1334240A公开了一种利用高岭岩(土)生产超纯氧化铝的工艺，是将高岭岩(土)熟料与酸反应生产铝盐，铝盐加碱形成铝酸盐，有效的分离了Fe、Ti等杂质，然后加酸形成铝的水化物，铝的水化物经干燥、洗涤后，一次性剔除产品中碱离子。

另外，现有的煤系高岭土的开发利用普遍只是侧重于利用煤系高岭土或煤矸石含有的氧化铝和二氧化硅的某一方面，造成了资源的综合利用率低、产品附加值不高等问题；高能耗和资源综合利用低，生产过程中副产物不能循环使用，变成了环境的垃圾，造成了产品的单位成本高。

有鉴于此，特提出本技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤系高岭土生产超细氧化铝和白炭黑的工艺方法，该方法实现了所有副产物的循环利用，具有资源利用率高、生产成本低、产品附加高、环境污染小、工艺简单容易控制等优点。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种利用煤系高岭岩生产超细氧化铝联产白炭黑的方法，包括以下步骤：

(1)将煤系高岭岩破碎成粉料后，进行焙烧；

(2)焙烧后的粉料经自然冷却后，于80～100℃条件下用质量分数为5-25％烧碱溶液进行浸取30～90分钟，过滤，得到硅酸钠液和碱浸渣，烧碱的总用量按照Na₂O∶SiO₂＝1.0～1.2的摩尔比计算；

(3)向硅酸钠液中加入分散剂，分散剂的加入量为硅酸钠液质量的0.5～5％，通入二氧化碳气体进行碳酸化处理，当溶液的pH为4～7时碳酸化反应结束，过滤，得到原硅酸沉淀滤饼和脱硅液；

(4)将原硅酸沉淀滤饼进行陈化、焙烧，得白炭黑；

(5)向脱硅液中加入生石灰继续反应，反应结束后过滤，得到碳酸钙滤饼和烧碱溶液，碳酸钙滤饼干燥后作为石灰石原料循环使用，烧碱溶液调制成碱浸所需的浓度循环使用；

(6)将碱浸渣、纯碱与石灰石按照摩尔比：Ca/Si＝2～3，Na/Al＝1～1.2配料，在1000～1350℃下进行烧结处理，时间控制在0.5～1小时，烧结过程中产生的窖气为二氧化碳，回收作碳酸化使用；

(7)将烧结处理的熟料在600～700℃取出，使其实现自粉化；

(8)将自粉化的粉料进行水淬、过滤，得到NaAlO₂溶液和硅钙渣；

(9)向NaAlO₂溶液中加入分散剂，分散剂的加入量为NaAlO₂溶液质量的0.5～5％，通入二氧化碳气体进行碳酸化处理，当溶液的pH为4～7时碳酸化反应结束，过滤，滤饼经洗涤、焙烧后得到超细氧化铝，滤液为纯碱的稀溶液，经浓缩后循环使用。

本发明提供的上述利用煤系高岭岩生产超细氧化铝联产白炭黑的方法，采用碱法脱硅和碱石灰烧结法，对设备的腐蚀小、要求低，工艺方法中产生的副产物全部回收循环使用，烧结过程中产生的窖气通入硅酸钠液和NaAlO₂液中进行碳酸化处理，脱硅液中加入生石灰得到的碳酸钙干燥后作为石灰石原料循环使用、得到的烧碱溶液调制成碱浸所需的浓度循环使用，自粉化后得到的硅钙渣可制成高标水泥，NaAlO₂溶液进行碳酸化处理后得到的滤液为纯碱的稀溶液，经浓缩后循环使用，整个工艺方法实现了零排放；另外，该方法联产白炭黑和氧化铝，能耗低，煤系高岭岩的综合利用率高，产品的附加值高。