[发明专利]一种煤矸石硅铝碳协同利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矸石综合利用技术，具体涉及一种煤矸石硅铝碳协同利用的方法。

背景技术

煤矸石是我国年排放量和累计堆存量最大的工业废弃物之一。据统计，我国煤矸石已累计堆存达50多亿吨，占地面积约5800万平方米,且分别以每年近2亿吨的产生量继续排放。由于综合开发利用得不到应有的重视，大量的煤矸石占用土地,污染环境。另一方面，煤矸石中含有多种可以利用的组分，如碳、氧化铝和二氧化硅。在资源日益贫乏的今天，从煤矸石中提取氧化铝、氧化硅等物质是使煤矸石变废为宝、综合利用的有效途径，具有很好的社会效益和经济效益。

目前煤矸石制综合利用途径主要以煤矸石发电、煤矸石制砖、煤矸石复垦等等低值利用手段为主。现有高值化利用手段主要有(1)提取煤矸石中的铝元素如专利文献“一种利用煤矸石生产低铁硫酸铝的方法(CN102311136A)”用硫酸提取煤矸石中的铝制备硫酸铝；“一种利用煤矸石生产氯化铝、氯化硅和氯化铁的方法(公开号CN102923747A)”用氯气和煤矸石中的碳、铝等元素反应制备氯化铝；“利用电厂炉渣、煤矸石生产聚合氯化铝铁复合净水剂的方法(公开号CN101559987A)”用盐酸与煤矸石中的铝铁反应，并用反应后的溶液制备聚合氯化铝铁。(2)提取煤矸石中的硅铝元素如专利文献“煤矸石生态化利用联产氧化铝/白炭黑/低灰碳的方法(公开号CN1903727)”先用硫酸与煤矸石反应，得到含铝的滤液用来制备氧化铝，含硅滤渣用碱液浸泡，得到硅酸盐溶液与含碳滤渣，并利用硅酸盐溶液制备白炭黑；“一种煤矸石无氧煅烧热活化制备白炭黑的方法(公开号CN102701220A)”先用热解炉在无氧条件下热活化煤矸石，然后用酸与活化后的煤矸石反应，得到滤液用来制备偏铝酸钠，滤渣与氢氧化钠溶液制得硅酸钠溶液，并利用硅酸钠溶液制备白炭黑。上述煤矸石利用的专利文献中综合利用硅、铝、碳有“煤矸石生态化利用联产氧化铝/白炭黑/低灰碳的方法(公开号CN1903727)”该专利文献虽然利用了煤矸石中的硅铝碳，但是该方法中加入氟化物，加大了后续水处理的问题，且其氧化铝制备过程也较为复杂。而“一种煤矸石无氧煅烧热活化制备白炭黑的方法(公开号CN102701220A)”需对煤矸石进行活化处理，且对活化设备要求较高，需特制的热解炉，这无疑加大了生产成本，该方法碳的富集程度低达不到直接利用的程度，其副产品为偏铝酸钠市场价值较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备简单、产品附加值高、煤矸石利用率高的煤矸石综合利用的方法。

本发明提供一种煤矸石硅铝碳协同利用的方法，步骤包括：

(1)煤矸石水热法提铝：将煤矸石与15～36％的盐酸按照1︰2～4的固液比置于均相反应釜内，并在180～220℃下酸浸1～3小时，固液分离后得到酸浸液和酸浸渣；

(2)制备聚合氯化铝：先将酸浸液浓缩到氯化铝浓度为1.0～1.5mol/L，然后在溶液加入铝酸钙粉至pH值到3.5～4.5，最后溶液在80℃熟化2～3小时后经喷雾干燥得聚合氯化铝成品；

(3)制备硅酸钠：酸浸渣进一步水洗，过滤，滤渣与氢氧化钠置于高压反应釜中，其中二氧化硅与氢氧化钠的摩尔比1︰0.6～1，并按照固液比1︰2～4加入水，在150～240℃反应3～5小时，将反应物经过滤，分离得到硅酸钠溶液和滤渣，滤渣经浮选分离，得低灰分碳；

(4)碳分法制备白炭黑：将上述得到的硅酸钠溶液调节到10～12°Bé，在85～95℃通入二氧化碳反应1～5小时，过滤，固相经水洗，在500～600℃下干燥，得到白炭黑成品。

与现有技术相比本发明的优点和效果：本发明无需活化煤矸石，从而简化了煤矸石综合利用的工艺并降低能耗，通过高压高温酸浸的方法提高了酸浸效率。而且整个工艺流程是一个富集碳的过程，在工艺结束后不仅得到了符合国标的白炭黑产品、聚合氯化铝产品还得到了富集碳的副产品，从而提高了煤矸石综合利用率。

说明书附图

图1本发明煤矸石硅铝碳协同利用方法的工艺流程图

图2实施例1制备的白炭黑红外分析结果

具体实施方式

以下实施例中使用的煤矸石原料来源分别来自：山西潞安郭庄煤矿、柳林县贾家沟煤矿、中阳县瑞通煤矿。各原料煤矸石的主要成份及含量见附表1，表1中的“其他”为水分和挥发份。实施例的工艺流程见图1。

表1各原料煤矸石的主要成份分析表

实施例1