[发明专利]一种以煤矸石为原料制备硅、铝系列产品的方法

权利要求书

1. 一种以煤矸石为原料制备硅、铝系列产品的方法，其特征在于：该方法是将煤矸石湿磨或干磨至74-840μm颗粒放入焙烧炉，加入气体氟化剂或固体氟化剂在温度200-800℃状态下焙烧30-180分钟，生成易挥发的硅氟化物和不挥发的AlF₃，从而实现硅与铝的有效分离。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述气体氟化剂为氟化氢（HF）气体。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述固体氟化剂为氟化铵（NH₄F）结晶体；氟化铵结晶体按质量比值0.5-2.0与煤矸石颗粒均匀混合焙烧，焙烧气体产物在密闭容器中冷凝分离，冷凝的结晶物为纯度达99%以上的白色氟硅酸铵晶体粉末。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述易挥发的硅氟化物用水或稀氟硅酸溶液吸收得浓度1-30%的氟硅酸（H₂SiF₆）吸收液。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述浓度1-30%的氟硅酸（H₂SiF₆）吸收液加氨水调整pH值至6-9后沉淀分离，沉淀物为纯度90%以上的白炭黑（SiO₂·nH₂O）；分离后的滤液作为制备冰晶石的原料或再循环利用。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述氟硅酸铵晶体粉末与水按质量比值0.1-1.0制备浆体，浆体加氨水调整pH值至6-9后沉淀分离，分离后的沉淀物为纯度90%以上的白炭黑（SiO₂·nH₂O）；分离后的滤液蒸发浓缩结晶后生成氟化铵（NH₄F）结晶体。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述煤矸石焙烧后生成的不挥发的AlF₃含量达到60-80%；AlF₃采用碱法制备Al₂O₃或电解铝用冰晶石(3NaF·AlF₃)和纯度为85%以上的AlF₃；碱法制备所用的碱液为苛碱浓度为180-230g/L的NaOH溶液或氧化铝厂拜耳循环母液。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述碱液按拜耳法生产氧化铝配料计算配置矿浆在180-270℃温度下高压溶出，溶出浆液过滤分离，Al以铝酸钠形式进入溶液，原料中的Fe、Ti、Ca等杂质进入渣中，从而实现煤矸石中铝与其它杂质成分的分离。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述高压溶出获得的铝溶液主要成分为铝酸钠和氟化钠，加氢氧化铝晶种进行种分析出氢氧化铝，晶种系数0.1-4，分解温度90-60℃分解时间20-70小时，氢氧化铝在900-1200℃煅烧制备纯度达到98%以上的Al₂O₃；分解析出的氢氧化铝又可与氢氟酸反应，生成含水氟化铝，经200-500℃脱水制备电解铝用AlF₃，AlF₃纯度达到85%以上。

10.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述高压溶出获得的溶出液主要成分为铝酸钠和氟化钠，溶出液通入CO₂气体进行碳分，CO₂气体浓度10-40%，碳分温度60-90℃，碳分时间1-3h，冰晶石结晶析出，经100-200℃干燥脱水制备电解铝用冰晶石（3NaF·AlF₃），纯度达到90%以上。