專利名稱：：煤矸石提取氧化鋁的方法
技術領域：
：本發明屬于煤奸石的精細化綜合利用，具體是涉及一種以煤矸石為原料提取氧化鋁的方法。
背景技術：
：煤矸石簡稱矸石，可是在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量低、比較堅硬的黑色巖石,在煤炭生產過程中成為廢棄物。據不完全統計，我國煤礦煤矸石的歷年堆存量達30億t,占用土地約5500萬hm2，而且煤礦排矸量仍以每年約115億t的速度遞增；煤奸石中含有大量的鋁資源，在現在我國鋁資源嚴重缺乏的前提下，能夠將這部分"化費為寶"，已成為影響經濟效益和社會效益的重要問題。與本發明相關的方法主要有以下幾種:CN91110937.4公開了"用煤矸石制備硫酸鋁"的方法，該方法將煤矸石粉碎到60~80目，用濃度40~70%(重量)的硫酸在反應器中混合，攪拌，通蒸汽升溫使反應器壓力為3.56千克/平方厘米，恒壓反應46小時，沉降去渣，取其清液中和至無游離酸，再將清液蒸發濃縮結晶。該方法未經過磁選機除鐵，反應時會增加硫酸的消耗，而且反應時間4~6小時，時間長增加了能量的消耗。沉降去渣后的中和使反應的堿消耗量增加。CN94113062.2公開了"用煤矸石制備氫氧化鋁工藝"的方法，該方法將煤石干石粉碎，加酸浸取，加聚丙酰胺溶液，真空抽濾，蒸發濃縮，再真空抽濾，用水溶解并控制溫度，加入鋁粉，加碳酸鹽，調節PH值，再次真空抽濾，用熱水洗滌烘干得氫氧化鋁。該法以鋁粉為還原劑將F^+還原為F^+，然后加入碳酸銨析出氫氧化鋁，除去物料中含鐵物質，在生成氫氧化鋁的時候鐵離子易吸附于氫氧化鋁上，使氫氧化鋁純度變低。CN02107204.3公開了"綜合利用煤矸石生產氫氧化鋁和電解鋁"的方法，該方法使用煤矸石煅燒后產生得粉煤灰作為原料，加入適量石灰乳和純堿，使氫氧化鈉含量控制在3~5%，溫度控制在80'C，產物過濾，得到的偏鋁酸鈉溶液加入少量石灰乳溶液，加壓蒸煮，過濾得到精偏鋁酸鈉溶液，在溶液中通入C02氣體，生成A1(0H)3沉淀。該方法加入的石灰乳，易使反應生成碳酸鈣沉淀，不利于制備高純氧化鋁。
發明內容本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種污染小，工藝簡單，氧化鋁產率高的煤矸石提取氧化鋁的方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的將煤矸石機械粉磨至《200目，放入流化爐中煅燒，煅燒溫度60(TC90(TC，煅燒時間23h，煅燒后的煤矸石灰用磁選機初步除鐵；將初步除鐵后的煤矸石灰置于反應釜中加入鹽酸或硫酸進行酸浸，加入的鹽酸質量濃度為22%~31%或硫酸質量濃度為40%~60%，鹽酸與煅燒煤矸石灰灰的質量比為l:1.5~1:2.5，硫酸與煅燒煤矸石灰加入質量比為1:3，加熱溫度為90°C~110°C，反應時間為0.52h;.酸溶后混合液降溫到90'C后放入沉降槽沉降2h，采用分部過濾，抽濾上部溶液到結晶反應釜中，殘渣經加水洗滌后用抽濾機將濾液送入到結晶反應釜；在反應釜中負壓濃縮，濃縮后的母液放入緩沖冷卻罐，冷卻析出結晶氯化鋁或結晶硫酸鋁晶體；將結晶氯化鋁或結晶硫酸鋁放入高溫爐煅燒，結晶氯化鋁的煅燒溫度30(rC50(TC，煅燒時間2h;結晶硫酸鋁的煅燒溫度為80(TC900'C，煅燒時間2h。煅燒后得到粗氧化鋁，煅燒生成的HC1或S03氣體在吸收塔內循環吸收后配成濃度為22%~31%鹽酸溶液或濃度為40%~60%硫酸溶液，在酸溶中循環使用。將氫氧化鈉溶液放入耐壓反應釜中，濃度180~240g/L，將粗氧化鋁粉磨到200目左右，加入到氫氧化鈉溶液中，粗氧化鋁與氫氧化鈉質量比l:2，加熱溫度13(TC22(TC;氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液，鐵、鈦等不溶物以殘渣形式棄掉；將溶液溫度降低到90'C后，放入沉降槽中沉降2h后過濾，采用分部過濾，經過濾后得到精制液，沉淀物為殘渣，殘渣經幾次洗滌、沉降、回收，洗渣后的洗液返回到耐壓反應釜中重復利用；將反應生成的偏鋁酸鈉精制液置于種分儀中，并通入C02氣體，CO2氣體氣體流量200ml/min，控制PH=8-10，并不斷攪拌，偏鋁酸鈉分解生成氫氧化鋁沉淀；將氫氧化鋁過濾，得到氫氧化鋁晶體和碳酸鈉溶液；氫氧化鋁經過洗漆得到成品氫氧化鋁，偏鋁酸鈉與碳酸鈉混合溶液返回種分儀作碳分母液。'將氫氧化鋁成品煅燒，煅燒溫度1100'C130(TC，得到冶金級氧化鋁。有益效果以煤矸石為原料制備氧化鋁工藝，在常壓下不使用任何助溶劑，用鹽酸或硫酸直接溶出提得氧化鋁，除氫氧化鈉有少量消耗外，大多數可回收重復利用，工藝簡單，原料來源充足，能量消耗少。表1為制備的粗氧化鋁級冶金級氧化鋁的化學成分表。表l粗氧化鋁及冶金級氧化鋁產品的成分測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖1煤矸石提取氧化鋁工藝流程圖具體實施例方式下面結合附圖和具體實施實例進一步說明-原料采用內蒙某熱電廠使用煤矸石，其化學成分如表2所示。表2煤矸石化學成分(wb%)成分Si02A1203Fe203MgOCaOMnOK20Ti02p2o5燒失量煤矸石18.7716.570.121,720,160.0040.070.760.00861.82實施例1取2500g煤矸石，機械粉碎到《200目，放入流化床爐中煅燒，煅燒溫度為600°C，煅燒時間3h，然后用磁選機初步除鐵；稱取初步除鐵后的煤矸石灰料500g置于反應釜中，加入濃度為25%的鹽酸1500ml，加熱溫度控制在IO(TC，并不斷攪拌，反應2h。酸溶結束后，混合溶液降溫至9(TC后放入沉降槽中，采用分部過濾，上層液直接抽濾，濾液送入結晶反應釜中，下層渣液混合物經洗滌、棄渣，洗液返回到酸溶反應釜中重復使用，結晶后將結晶氯化鋁分離出來。將得到的結晶氯化鋁加熱到50(TC，經過低溫煅燒得粗氧化鋁，煅燒產生氯化氫氣體用水直接吸收，調節濃度到30%返回到酸溶反應釜中重復利用。將粗氧化鋁磨細到200目，取磨細的粗氧化鋁100g置于到耐壓反應釜中，加入濃度為220g/L的氫氧化鈉溶液400ml，加熱到150°C，使粗氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液。采用分部過濾，經渣液分離，濾液為偏鋁酸鈉清液，將偏鋁酸鈉清液置于種分儀中，濾渣主要含氧化鐵、氧化鈦，經水洗后排出濾渣，洗液返回堿溶液中重復利用。向種分儀中的偏鋁酸鈉溶液中通入C02氣體進行碳分，CO2氣體流量200ml/min，控制PH=9.0，并不斷攪拌，偏鋁酸鈉分解生成氫氧化鋁沉淀，過濾后煅燒，煅燒溫度為IIO(TC，制得冶金級氧化鋁。濾液作為碳分母液返回種分儀中重復利用。實施例2取2500g煤矸石，機械粉碎到200目，放入流化床爐中煅燒，煅燒溫度為600°C，煅燒時間3h，然后用磁選機初步除鐵；稱取初步除鐵后的煤矸石灰料500g置于反應釜中，加入濃度為30%的鹽酸1300ml，加熱溫度控制在90。C，并不斷攪拌，反應L5h。酸溶結束后，混合溶液降溫至9(TC后放入沉降槽中，采用分部過濾，上層液直接抽濾，濾液送入結晶反應釜中，下層渣液混合物經洗滌、棄渣，洗液返回到酸溶反應釜中重復使用，結晶后將結晶氯化鋁分離出來。將得到的結晶氯化鋁加熱到45(TC，經過低溫煅燒可到粗氧化鋁，煅燒產生氯化氫氣體用水直接吸收，調節濃度到25%返回到酸溶反應釜中重復利用。將粗氧化鋁磨細到200目，取磨細的粗氧化鋁100g置于到耐壓反應釜中，加入濃度為240g/L的氫氧化鈉溶液450ml，加熱到200"C，使粗氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉進入溶液中。采用分部過濾，經渣液分離，濾液為偏鋁酸鈉清液，將偏鋁酸鈉清液置于種分儀中，濾渣主要含氧化鐵、氧化鈦，經水洗后排出濾渣，洗液返回堿溶液中重復利用。向種分儀中的偏鋁酸鈉溶液中通入C02氣體進行碳分，氣體流量200ml/min，，控制PI^8.5，，并不斷攪拌，偏鋁酸鈉分解生成氫氧化鋁沉淀。過濾后煅燒制得冶金級氧化鋁，濾液作為碳分母液返回種分儀中重復利用。實施例3取2500g煤矸石，機械粉碎到200目，放入流化床爐中煅燒，煅燒溫度為600°C，煅燒時間3h，然后用磁選機初步除鐵；稱取初步除鐵后的煤矸石灰料500g置于反應釜中，加入濃度為45%的硫酸1400ml，加熱溫度控制在105。C，并不斷攪拌，反應lh。酸溶結束后，混合溶液降溫至9(TC后放入沉降槽中，采用分部過濾，上層液直接抽濾，濾液送入結晶反應釜中，下層渣液混合物經洗滌、棄渣，洗液返回到酸溶反應釜中重復使用，結晶后將結晶硫酸鋁分離出來。將得到的結晶硫酸鋁加熱到800。C，經過低溫煅燒可到粗氧化鋁，煅燒產生S03氣體用水直接吸收，調節濃度到40%返回到酸溶反應釜中重復利用。將粗氧化鋁磨細到200目，取磨細的粗氧化鋁100g置于到耐壓反應釜中，加入濃度為235g/L的氫氧化鈉溶液300ml，加熱到150°C，使粗氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉進入溶液中。采用分部過濾，經渣液分離，濾液為偏鋁酸鈉清液，將偏鋁酸鈉清液置于種分儀中，濾渣主要含氧化鐵、氧化鈦，經水洗后排出濾渣，洗液返回堿溶液中重復利用。向種分儀中的偏鋁酸鈉溶液中通入C02氣體進行碳分，氣體流量200ml/min，，控制PH=9.5，并不斷攪拌，偏鋁酸鈉分解生成氫氧化鋁沉淀。過濾后煅燒制得冶金級氧化鋁，濾液作為碳分母液返回種分儀中重復利用。實施例4取2500g煤矸石，機械粉碎到200目，放入流化床爐中煅燒，煅燒溫度為600°C，煅燒時間3h，然后用磁選機初步除鐵;稱取初步除鐵后的煤矸石灰料500g置于反應釜中，加入濃度為55%的硫酸1200ml，加熱溫度控制在ll(TC，并不斷攪拌，反應0.5h。酸溶結束后，混合溶液降溫至9(TC后放入沉降槽中，采用分部過濾，上層液直接抽濾，濾液送入結晶反應釜中，下層渣液混合物經洗滌、棄渣，洗液返回到酸溶反應釜中重復使用，結晶后將結晶硫酸鋁分離出來。將得到的結晶硫酸鋁加熱到90(TC，經過低溫煅燒可到粗氧化鋁，煅燒產生S03氣體用水直接吸收，調節濃度到55%返回到酸溶反應釜中重復利用。將粗氧化鋁磨細到200目，取磨細的粗氧化鋁100g置于到耐壓反應釜中，加入濃度為245g/L的氫氧化鈉溶液270ml，加熱到200'C，使粗氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉進入溶液中。采用分部過濾，經渣液分離，濾液為偏鋁酸鈉清液，將偏鋁酸鈉清液置于種分儀中，濾渣主要含氧化鐵、氧化鈦，經水洗后排出濾渣，洗液返回堿溶液中重復利用。向種分儀中的偏鋁酸鈉溶液中通入C02氣體進行碳分，氣體流量200ml/min，，控制PH=10.0，，并不斷攪拌，偏鋁酸鈉分解生成氫氧化鋁沉淀。過濾后煅燒制得冶金級氧化鋁，濾液作為碳分母液返回種分儀中重復利用。權利要求1.一種煤矸石提取氧化鋁的方法，其特征在于包括如下順序和步驟a將煤矸石磨成≤200；b.在流化爐中煅燒溫度600℃～900℃，煅燒時間2～3h，再用磁選機初步除鐵；c.將煅燒后的煤矸石灰置于耐酸反應釜中，加入鹽酸或硫酸反應，攪拌并加熱；——鹽酸和煅燒煤矸石灰加入量質量比為11.5～12.5，鹽酸質量濃度百分比為22％～31％，加熱溫度為90℃～110℃，反應時間為0.5～2h；——硫酸和煅燒煤矸石灰加入質量比為13，硫酸質量濃度百分比為40％～60％，加熱溫度為90℃～110℃，反應時間為0.5～2h；——酸溶后混合液降溫到90℃后放入沉降槽沉降2h，d.渣液分離，采用分部過濾，抽濾上層液過濾到結晶釜，殘渣經加水洗滌后用抽濾機將濾液送入到結晶反應釜，在反應釜中負壓濃縮，濃縮后的母液放入緩沖冷卻罐，冷卻析出結晶氯化鋁或結晶硫酸鋁晶體；e.將結晶氯化鋁或結晶硫酸鋁低溫煅燒，得到粗氧化鋁制品；f.將氫氧化鈉溶液裝入耐壓反應釜，加入粗氧化鋁，粗氧化鋁和氫氧化鈉的質量比為12，氫氧化鈉濃度為180～245g/L，加熱溫度130℃～220℃，粗氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液，鐵、鈦雜質不與氫氧化鈉反應而形成殘渣；將溶液溫度降低到90℃后，放入沉降槽中沉降2h后過濾；g.再次渣液分離，采用分部過濾，上層液先過濾到種分儀中，清洗殘渣后的濾液送入耐壓反應釜；h.偏鋁酸鈉溶液送入種分儀中，通入二氧化碳氣體，控制pH＝8—10，不斷攪拌，偏鋁酸鈉溶液發生分解生成氫氧化鋁沉淀；i.氫氧化鋁經過過濾、洗滌，得到氫氧化鋁成品，濾液作為碳分母液返回到種分儀中；j.將氫氧化鋁高溫煅燒，煅燒溫度控制在1100～1300℃，即得到冶金級氧化鋁。2.按照權利要求1所述的煤矸石提取氧化鋁的方法，其特征在于結晶氯化鋁的煅燒溫度300。C500。C，煅燒時間2h;結晶硫酸鋁的煅燒溫度為800°C~900°C，煅燒時間2h。3.按照權利要求1所述的煤矸石提取氧化鋁的方法，其特征在于C02氣體氣體流量為200ml/min。4.按照權利要求1所述的煤矸石提取氧化鋁的方法，其特征在于洗滌酸溶殘渣后的洗液結晶氯化鋁及低溫煅燒分解產生HC1氣體用水吸收后，調節鹽酸濃度為22%~31%返回到酸溶反應釜中循環利用。5.按照權利要求1所述的煤矸石提取氧化鋁的方法，其特征在于洗滌酸溶殘渣后的洗液結晶硫酸鋁及低溫煅燒分解產生S03氣體用水吸收后，調節濃度為40%~60%返回到酸溶反應釜中循環利用。全文摘要本發明主要涉及一種煤矸石提取氧化鋁的方法，是將煤矸石粉磨后經流化爐煅燒、磁選機除鐵，除鐵后的矸石與酸進行反應，得到不含有硅雜質的氯化鋁溶液，含鋁溶液濃縮結晶后低溫煅燒，制得粗氧化鋁，再將粗氧化鋁與氫氧化鈉反應，得到偏鋁酸鈉母液，除去鐵、鈦雜質，向母液中加入氫氧化鋁晶種并通入二氧化碳氣體進行種分，得到氫氧化鋁沉淀，在經過煅燒即得到冶金級氧化鋁。本方法在常壓下不使用任何助劑，用鹽酸和硫酸直接浸溶提取氧化鋁，經本發明制備的氧化鋁，其含量可達99％以上，具有工藝流程簡單，原料來源充足，能量消耗少，成本低廉，煤矸石的利用價值高的優點。文檔編號C01F7/00GK101450811SQ20081005131公開日2009年6月10日申請日期2008年10月23日優先權日2008年10月23日發明者于德利,吳永峰,雙孫,徐少南,李曉兵,楊殿范,趙以辛,陳智蓮,魏存弟申請人:長春市超威新材料科技有限公司