[发明专利]利用微波热场高效浸取煤矸石中有价元素铁、铝、钛的方法

说明书

本发明公开了利用微波热场高效浸取煤矸石中有价元素铁、铝、钛的方法，包括如下步骤：S1、备料：取煤矸石20Kg，煤矸石经破碎、干燥、粉磨后，过100目筛，备用；S2、浸取：取200g的备用粉磨煤矸石，与工业浓硫酸混合配料，搅拌均匀，置于微波热场中进行浸取；S3、加热：在微波热场中反应30min，微波功率600‑800W，制得微波熟料；S4、溶解：向得到的微波熟料中加入煤矸石质量3‑5倍的去离子水，在85℃‑95℃条件下溶解1h，过滤，获得含有有价元素铁、铝、钛的酸浸液；步骤S1中所用煤矸石原料为高铁高钛型煤矸石。本发明利用微波热场高效浸取煤矸石中有价元素铁、铝、钛的方法，生产成本低、工艺流程简单、浸取效率高、能耗低、时间短的特点。

技术领域

本发明涉及有价元素提取技术领域，具体为利用微波热场高效浸取煤矸石中有价元素铁、铝、钛的方法。

背景技术

煤矸石是在煤炭开采和洗选加工过程中所产生的固体废弃物，是与煤伴生存在的矿物岩石，它们共同经历过沉积、成岩(成煤)、变质、变形等复杂的地质作用过程。据统计，我国煤矸石已累计堆存50亿t以上，且每年3.0-3.5亿t的速度不断上升，预计到2020年我国煤矸石每年排放量将会增至7.29亿t。

煤矸石巨大的产量和储量造成了许多环境问题，主要有：(1)煤矸石长期堆存会占用大量土地，造成地资源闲置浪费；(2)造成污染，因为煤矸石中有汞、镉、铅、铬等重金属元素，经雨水淋溶后，易造成土壤污染，污水流入江河后易造成水体污染；(3)造成大气污染，长期暴露在空气中的煤矸石容易被风化而发生自燃，产生大量的SO₂、H₂S、CO、NO_x等有毒有害气体污染大气等，因此，如何将煤矸石进行资源化、无害化综合利用已经引起了国内外专家学者的积极关注和研究。煤矸石的主要成分有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO，其中Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂的总含量占到煤矸石的40％左右，如果该部分资源能充分利用，将对环境可持续发展产生积极影响，同时利用煤矸石中的这些有价矿物制备化工产品，将对固体废弃物资源化高效综合利用发展具有重要意义。

微波辅助技术是一种新型的加热方式，在冶金、催化、电化学、生物医药等领域应用广泛，微波加热具有迅速、选择、高效、均匀、环保等特点，随着国家环保制度的完善、人们环保意识的增强以及能源的日益紧缺，微波这种环保、快速、高效的加热技术一定会成为今后的发展方向。

专利CN108046272A提供了一种微波辅助酸浸提纯微硅粉方法，该发明制备方法包括：磁选、煅烧淬火和微波酸浸提，首先将微硅粉和蒸馏水按一定质量比置于容器中搅拌分散，进行磁选，煅烧淬火，将煅烧淬火后的微硅粉和无机酸混合后置于容器中搅拌，进行微波加热，自然冷却至室温，分离微硅粉和酸液，用蒸馏水将微硅粉洗至中性，干燥后即得到提纯后的微硅粉。该发明的优点是：通过利用微波加热技术替代传统的加热方式，在微波酸浸之前对微硅粉进行水洗磁选和高温煅烧水中淬火预处理，进一步加快微波酸浸提纯效率，提纯后的微硅粉物相组成未发生变化，提纯后SiO₂含量大于95％，该方法具有加热速度快、浸出效率高、污染小、能耗低、提纯工艺简单、提纯时间短等特点。

专利CN102642858A提供了一种用微波酸溶浸取粉煤灰中氧化铝的方法，该方法以微波加热改变传统加热，充分利用微波加热的高频性和穿透性，在微波反应器中使得粉煤灰-硫酸体系内部生热均匀，加速整个体系的酸浸反应，进而加快粉煤灰中氧化铝的溶出速率，缩短了反应时间，提高了氧化铝溶出率。