[发明专利]一种综合提取煤矸石中有价组元的方法

说明书

本发明公开了一种综合提取煤矸石中有价组元的方法，属于工业固体废弃物资源化利用技术领域。该方法首先将煤矸石进行活化，活化料硝酸加压浸出，浸出液经浓缩/低温热解，产生的气体经冷凝/加压吸收得到硝酸，循环使用；热解产物经水洗过滤后得到Na/K盐溶液和水洗固体产物；后者碱溶过滤后得到Fe/Ca/Mg富集物和碱溶滤液；碱溶滤液经纯化、种分，得到的氢氧化铝晶体用于制备氧化铝；种分母液经浓缩返回碱溶工序，镓在种分母液中循环富集至一定浓度后用于生产产品镓。本方法选用硝酸作为浸出介质，在较低能耗下实现硝酸介质的高效再生循环，并兼顾煤矸石中稀散金属镓的副产回收，实现煤矸石的减量化、资源化利用，为煤矸石处理提供一种全新的技术思路。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物资源化利用技术领域，特别是指一种综合提取煤矸石中有价组元的方法。

背景技术

煤基产业是国民经济的支柱产业，支撑着全国60％的能源和73％的电力。煤矸石，煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，约占煤炭总产量的10％～15％，截至目前，中国煤矸石堆存量超过50亿吨，并且还在以每年3～3.5亿吨的速度逐年递增。煤矸石的堆存不仅占用了大量的土地资源，而且造成了严重的环境问题。煤矸石具有危害性，也具有资源性。煤矸石中含有丰富的铝资源及多种稀散金属，是潜在的可利用资源，部分矿区排出的煤矸石镓品位超过30g/t，达到了镓的工业级品位。然而，我国煤矸石的综合利用目前还局限于土地复垦、回填矿区、电厂发电和建筑材料的制造等低值化利用领域，附加值较低，煤矸石中大量有用矿物成分没有得到充分利用。

鉴于我国高岭岩基煤矸石中氧化铝和稀散金属镓含量高的特点，若能有效的从中回收铝资源，并副产回收镓，不仅能够解决我国煤矸石大量堆存所导致的一系列问题，还能够一定程度上缓解我国铝土矿资源受制约的现状，是一个具备前景的煤矸石资源高附加值利用发展方向。

耿学文等在《高铝煤矸石碱石灰烧结法制备氧化铝的研究》一文中公开将高铝煤矸石经煅烧除碳、碱浸预脱硅、加入工业纯碱和石灰石混料烧结、溶出、碳酸化分解、煅烧等工序制备冶金级氧化铝产品，属于典型的煤矸石碱法提铝流程。

公开号为CN102515279A的中国专利申请公开了一种综合提取煤矸石中硅铝铁的方法。该方法将煤矸石破碎、粉磨、活化、硫酸浸出、中和分离铁和铝，得到氢氧化铝，属于典型的煤矸石酸-碱联合法提铝流程。

公开号为CN108975367A的中国专利申请公开了一种高效利用高铝煤矸石的方法。该方法将煤矸石或烧渣加酸后固化，再经酸化、溶出获得硫酸盐溶液，硫酸盐溶液经喷雾干燥、煅烧得到氧化铝初品，煅烧尾气用于制酸回用，属于典型的煤矸石酸法提铝流程。

然而，碱法仅适用于铝硅比高于3的矿物原料，煤矸石中铝硅比小于1；碱法烧结过程通常在1200℃以上进行，能耗较高，且过程中碳酸钠消耗量大，回收率仅55％左右；此外，每生产1吨氧化铝同步产出1～10倍硅钙渣，与固废处理宗旨“减量化”相违背。酸-碱联合法中酸介质不能再生循环，且杂质以氢氧化物的形式分离，碱耗较高。煤矸石酸法提铝中目前仅涉及盐酸和硫酸；然而，盐酸腐蚀性较高，杂质铁基本被浸出，除杂纯化压力大；选用硫酸时硫酸钙结垢严重，酸浸渣为含硫硅渣，属于危废，且硫酸盐分解温度高，硫酸回用困难。

综上可见，科研工作者在煤矸石提铝方面做出了大量的工作。但选用硝酸作为浸出介质，在较低能耗下实现硝酸的高效回用，并同步副产回收镓的煤矸石处理方法还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供一种综合提取煤矸石中有价组元的方法，该方法选用硝酸作为浸出介质，在较低能耗下实现硝酸介质的高效再生循环，并兼顾煤矸石中稀散金属镓的副产回收，实现煤矸石的减量化、资源化利用，为煤矸石处理提供了一种全新的技术思路。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种综合提取煤矸石中有价组元的方法，包括以下步骤：