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煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝.pdf

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  • 文档编号:860540
  • 上传时间:2018-03-15
  • 格式:PDF
  • 页数:7
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910164389.2

    申请日:

    2009.09.09

    公开号:

    CN102020296A

    公开日:

    2011.04.20

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C01F 7/02申请公布日:20110420|||实质审查的生效IPC(主分类):C01F 7/02申请日:20090909|||公开

    IPC分类号:

    C01F7/02; C01F7/20

    主分类号:

    C01F7/02

    申请人:

    黄明

    发明人:

    黄明

    地址:

    450052 河南省郑州市二七区康复后街2号院1号楼35号

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    本发明以煤矸石化学成分中的Al2O3为提取目标。采取将煤矸石粉碎并磨至一定细度,配成料浆,经测定煤矸石中磁性物磁力度确定的梯度磁选后,在机械搅拌状态,25℃~98℃,注入一定浓度复合酸溶液,反应30~60min,再注入一定浓度氟化铵溶液,继续反应30~240min;继而注入过量氨水,调节pH,固液分离,滤液植精种分,通入CO2,碳酸化,结晶析出,过滤并洗涤结晶,105℃~300℃干燥,得氢氧化铝。

    权利要求书

    1: 煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,选用煤伴生石。 在掘进、开采和洗煤过程中排出 的固体废弃物一煤矸石作为原料,其具体步骤为 : ①将煤矸石粉碎并磨细得原料 A ; ②将原料 A 配制成浆料 B ; ③将浆料 B,输送至梯度磁选机中,磁选 ; ④磁选后的浆料 B,在机械搅拌状态,25 ℃~ 98 ℃,注入一定浓度复合酸混合溶 液,反应 30 ~ 120min ; ⑤注入复合酸的浆料反应到时,再注入氟化铵溶液 ;继续反应 30 ~ 120min ; (6) 取反应液,检测反应液中 Al2O3,同时注入过量氨水继续反应 60 ~ 120min ; ⑦调节反应液 PH,待反应液 PH 稳定,固液分离 ; ⑧滤液植精种分,通入 CO2,碳酸化结晶析出 ; ⑨过滤结晶,并洗涤 ; ⑩结晶干燥得氢氧化铝。
    2: 根据权利要求 1 所述的煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :所述煤矸石 原料须粉碎并磨细至< 0.074mm,干磨或湿磨均可。 粉磨< 0.074mm 的煤矸石原料,配 制成浆料,浆料的固液比为 1 ∶ 2.0 ~ 4.0。
    3: 根据权利要求 1 所述的煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 ;浆料在经测 定煤矸石中磁性物磁力度确定的梯度磁选机中磁选,除去磁性杂质。 梯度磁选采取弱、 低、中、高排序。 4. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :复合酸为硫 酸、硝酸、氢氟酸的混合溶液。 该复合酸混合溶液中,硫酸浓度为 0.8%~ 24%,硝酸 0.3%~ 5%,氢氟酸 0.1%~ 3%。 5. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :反应可在敞口 或封闭加盖的容器中进行,加热方式间接或直接均可,反应温度 25℃~ 98℃,机械搅拌 速度为 40 ~ 200r/min。 6. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 ;注入复合酸的 浆料反应到时,再注入事先测定煤矸石化学分析 Al2O3 含量 120%~ 200%事先配置好的 氟化铵溶液,继续反应 30 ~ 120min。 7. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :反应计时中取 反应液样,检测反应液中 Al2O3 达最佳溶出率,注入过量氨水,氨水比三氧化二铝 1.05 ~ 1.20 ∶ 1,继续在搅拌温度下反应 60 ~ 120min。 8. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :注氨反应到 时,向反应液中注入 NaoH 溶液,调节 PH8.5 ~ 10.0 ;待反应液 PH 稳定,固液分离。 9. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :滤液植入精 子,精子的量为滤液中 Al2O3 含量的 0.5 ~ 1.5 倍。 植入精子的滤液,通入 CO2,碳酸化, 结晶析出。 10. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :12、根据权利 要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :过滤结晶,并洗涤,洗涤最好 用达饮用水标准的洁净水或纯水。 洗涤过滤结晶在 105℃~ 300℃干燥,水份< 1%,得 2 氢氧化铝。
    4: 0。 3. 根据权利要求 1 所述的煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 ;浆料在经测 定煤矸石中磁性物磁力度确定的梯度磁选机中磁选,除去磁性杂质。 梯度磁选采取弱、 低、中、高排序。 4. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :复合酸为硫 酸、硝酸、氢氟酸的混合溶液。 该复合酸混合溶液中,硫酸浓度为 0.8%~ 24%,硝酸 0.3%~ 5%,氢氟酸 0.1%~ 3%。
    5: 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :反应可在敞口 或封闭加盖的容器中进行,加热方式间接或直接均可,反应温度 25℃~ 98℃,机械搅拌 速度为 40 ~ 200r/min。
    6: 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 ;注入复合酸的 浆料反应到时,再注入事先测定煤矸石化学分析 Al2O3 含量 120%~ 200%事先配置好的 氟化铵溶液,继续反应 30 ~ 120min。
    7: 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :反应计时中取 反应液样,检测反应液中 Al2O3 达最佳溶出率,注入过量氨水,氨水比三氧化二铝 1.05 ~ 1.20 ∶ 1,继续在搅拌温度下反应 60 ~ 120min。
    8: 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :注氨反应到 时,向反应液中注入 NaoH 溶液,调节 PH8.5 ~ 10.0 ;待反应液 PH 稳定,固液分离。
    9: 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :滤液植入精 子,精子的量为滤液中 Al2O3 含量的 0.5 ~ 1.5 倍。 植入精子的滤液,通入 CO2,碳酸化, 结晶析出。 10. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :12、根据权利 要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :过滤结晶,并洗涤,洗涤最好 用达饮用水标准的洁净水或纯水。 洗涤过滤结晶在 105℃~ 300℃干燥,水份< 1%,得 2 氢氧化铝。
    10: 0 ;待反应液 PH 稳定,固液分离。 9. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :滤液植入精 子,精子的量为滤液中 Al2O3 含量的 0.5 ~ 1.5 倍。 植入精子的滤液,通入 CO2,碳酸化, 结晶析出。 10. 根据权利要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :12、根据权利 要求 1 所述煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,其特征在于 :过滤结晶,并洗涤,洗涤最好 用达饮用水标准的洁净水或纯水。 洗涤过滤结晶在 105℃~ 300℃干燥,水份< 1%,得 2 氢氧化铝。

    说明书


    煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝

        技术领域 :
         本发明是一种非高温含铝原料提取氢氧化铝的方法,特别是煤矸石作为原料, 经预处理梯度磁选除杂,分步骤在浆料中注入复合酸,氟化铵、氨水、调节 PH,植入精 子,碳酸化,结晶析出,结晶洗涤,干燥等过程提取氢氧化铝。 背景技术 :
         煤伴生废石,在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废弃物 - 煤矸石,是碳 质、泥质和砂质页岩的混合物。 中国历年积存超过 1000Mt,并且每年仍继续排放约 100Mt 以上,不仅堆占土地,而且造成污染。 目前煤矸石可用于生产水泥,回收煤碳, 煤与矸石混烧发电等,其化学成分 :SiO2 为 46%~ 65%;Al2O3 为 16%~ 38%;Fe2O3 为 2.28%~ 14.63%;CaO 为 0.42%~ 2.32%;MgO 为 0.44 ~ 2.14%;K2O+Na2O 为 1.45%~ 3.9%。 中国大力发展循环经济,按照减量化、再利用、再循环的原则,煤矸石复合酸 铵提取氢氧化铝,对合理利用可再生资源,具有重要的社会经济意义和实际意义。 另 一方面,随着我国工业的发展,优质的铝土资源将不能满足氢氧化铝,氧化铝生产的需 要,越来越成为铝工业发展的制约因素。 因此,利用煤矸石提取氢氧化铝对于我国工业 可继续发展具有重要的意义。
         我国氢氧化铝的生产原料几乎均为一水硬铝石,无论是烧结法,拜耳法,烧 结法 - 拜耳法联合法或烧结法 - 拜耳法混联法, - 水硬铝石烧结成熟料后的溶出温度在 140 ~ 300℃之间,而且仅适用高铝低硅低铁的高品位铝土矿,下表为目前生产氢氧化铝 的各种方法针对不同类型原料进行处理的适应程度 :
         注 ;表中 :0- 表示该法不适用 ;1- 表示该法受一定的限制 ;2- 表示该法一般 常用 ;3- 表示该法最常用。
         目前,高铝低硅低铁铝矿资源面临枯竭的紧迫局面,急需煤矸石作为原料复合酸 铵提取氢氧化铝等技术问世,来实现资源再生产、废渣再利用的循环经济,造福社会。
         发明内容 :
         本发明的目的是 :弥补现有技术中的不足,提供一种非高温含铝原料提取氢氧 化铝的技术,特别是煤矸石作为原料。
         本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
         以煤矸石化学成份中的 Al2O3 为提取目标,具体步骤为 :
         1) 将煤矸石粉碎磨至< 0.074mm,并配制成固液比为 1 ∶ 2.0 ~ 4.0 的浆料 ;
         2) 将浆料通过梯度磁选,除去磁性杂质 ;
         3) 在敞口或封闭加盖的容器中,往浆料中注入复合酸混合液 ;
         4) 在机械搅拌和温度下,复合酸与物料反应,破环硅铝键网络结构 ;
         5) 氟化铵注入与浆料进步反应,加速硅铝键网络结构的破坏,使硅铝成为活性溶于水中 ;
         6) 氟化铵与 SiO2 反应生成氟硅酸铵 ;
         7) 氟硅酸铵在过量氨的作用下,可分解为二氧化硅和氟化铵,实现了 Al2O3 的高 溶出率 ;
         8) 注入 NaOH、调节 PH、固液分离、滤液植入精子,碳酸化,结晶析出 ;
         9) 过滤结晶并洗涤,结晶干燥得氢氧化铝。
         煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,反应可根据条件采用一次反应,二次反应或多 级串、并联反应。 反应结束后,过滤使固液分离,含硅滤渣可作其他加工产品原料。
         氢氧化铝结晶过滤,滤液可回收返回生产。
         复合酸铵注入浆料,发生共热反应,可采用搅拌回流,生成氟硅酸铵和氨气, 回收备用。
         本发明的积极有益效果是 :
         1、本发明煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,充分利用了煤矸石中铝资源,反应过 滤所得硅滤渣可作其他加工产品原料,具有良好的经济效益和显著的社会效益。
         2、本发明煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,具有生产工艺简单,材料来源广泛, 无需高温,生产周期短等优点,实现了资源再生产,废弃物再利用的循环经济。 3、本发明煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,反应可根据条件采用一次反应、二 次反应或多级串、并联反应,无需复杂的工艺设备和工艺过程,适用于敝口或加盖的地 上、地下、半地下各种形状的简易容器,或在堆场就近生产。
         4、本发明煤矸石复合酸铵提取氢氧化铝,具有 “废弃物再利用”、 “资源高附 加值” 等优点和较大的市场应用价值,有利于环境的保护和固体废弃物的利用。
         具体实施方式。
         实施例 1
         在四川三仪循环资源科技咨询有限公司试验厂,用雅安地区荥河 - 冯家坝矿区 堆积的煤矸石 1000Kg 为原料,先粗碎,再细碎,球磨至 0.074mm 筛余小于 1 % ;配置 成固液比为 1 ∶ 3 浆料 ;经 800 高斯、1200 高斯、2500 高斯、6000 高斯四级梯度磁选 后 ;浆料输送入 4000L 敞口贴有耐酸瓷砖的反应罐中,蒸汽直接加热至 95±3℃,机械搅 拌 80r/min ;将配制好含有 12%硫酸、1%硝酸、1%氢氟酸的复合酸溶液 460kg,自反应 罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20Kg 注入浆料后,计时反应 60min ;自 反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20Kg 注入 98%的氟化铵溶液 420Kg 后,反应 120min ;将已测定知煤矸石中三氧化二铝含量 35 %需 420Kg 的氨水,自反应 罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中,每分钟 10-20Kg 注入浆料,计时反应 120min ;将 30%浓度的氢氧化钠溶液,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 5-10Kg 注 入浆料,测 PH 为 9.5,停止注入氢氧化钠溶液,继续搅拌反应 20min,再测 PH 为 9.0, 稳定 20min ;停止蒸气加热 ;反应过程中反应罐上装有抽气回流回收装置 ;浆料固液分 离 ;硅渣饼送堆场再利用 ;滤液泵入另一敞口贴有耐酸碱瓷砖的反应罐中,机械搅拌 140r/min,加入氢氧化铝精子 350Kg,充分溶混均匀,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔 的盘管中注入二氧化碳气体,随即出现结晶析出,滤液变浊白稠浓,停二氧化碳气,继续搅拌 15min,过滤并洗涤结晶,结晶送回转干燥机,180℃干燥,得氢氧化铝,经计算 实际溶出率 92.48%。
         实施例 2
         在四川三仪循环资源科技咨询有限公司试验厂,用雅安地区斑鸠井田堆积的煤 矸石 1000Kg 为原料,先粗碎,再细碎,球磨至 0.074mm 筛余小于 1%;配制成固液比为 1 ∶ 3.5 浆料 ;经 1200 高斯、2500 高斯、6000 高斯三级梯度磁选后 ;将浆料输送入 4000L 敞口贴有耐酸瓷砖的反应罐中,蒸气直接加热至 90℃ ±5℃,机械搅拌 100r/min ;将配 制好的含有 10%硫酸、2%硝酸、1%氢氧酸的复合酸溶液 390kg,自反应罐预先埋置的 钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20Kg 注入浆料后,计时反应 45min ;将已测定知煤矸 石中三氧化二铝含量 30.52%需 98%的氟化铵溶液 450kg,自反应罐预先埋置的钻有液气 流孔的盘管中每分钟 10-20Kg 注入浆料后,计时反应 120min ;将已测定知煤矸石中三氧 化二铝含量 30.52%需 360kg 的氨水,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中,每分 钟 10-20Kg 注入浆料后,计时反应 90min ;将 30%浓度的氢氧化钠溶液,自反应罐预先 埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 5-10Kg 注入浆料,测 PH 至 9.0,停止注入氢氧化钠 溶液,继续搅拌反应 20min,再测 PH 为 8.6,稳定 20min,停止蒸气加热 ;反应过程中反 应罐上装有抽气回流回收装置 ;浆料固液分离 ;硅渣饼送堆场再利用 ;滤液泵入另一敞 口贴有耐酸碱瓷砖的反应罐中,机械搅拌 120r/min,加入氢氧化铝精子 300kg,充分溶混 均匀,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中注入二氧化碳气体,随即出现结晶析 出,滤液变浊白稠浓,停注二氧化碳气,继续搅拌 15min,过滤并洗涤结晶 ;结晶送回 转干燥机,250℃干燥,得氢氧化铝 ;经计算实际溶出率 89.40%。 实施例 3
         在四川三仪循环资源科技咨询有限公司试验厂,在雅安地区沙坪丰强煤洗选厂 的洗煤矸石堆中取 1000kg 的洗煤矸石为原料,先粗碎,再细碎,球磨至 0.074mm 筛余 小于 1% ;配制成固液比为 1 ∶ 4 浆料 ;经 800 高斯,1200 高斯,2500 高斯三级梯度磁 选后将浆料输送入 4000L 敞口贴有耐酸瓷砖的反应罐中,蒸汽直接加热至 85℃ ±5℃, 机械搅拌 140r/min ;将配制好的含有 16%的硫酸、3%硝酸、1.5%氢氟酸的复合酸溶液 490kg,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20Kg 注入浆料后,计时 反应 30min ;将已测定知洗煤矸石中三氧化二铝含量 32.48%需 98%的氟化铵 495kg 配成 溶液,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20kg 注入浆料后,计时反 应 100min ;将已测定知洗煤矸石中三氧化二铝含量 32.48%需 365kg 的氨水,自反应罐预 先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 10-20kg 注入浆料后,反应计时 60min ;将 30% 浓度的氢氧化纳溶液,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘管中每分钟 5-10kg 注入 浆料测 PH 至 10,停止注入氢氧化钠溶液,继续搅拌反应 20min,再测 PH 为 9.2,稳定 20min ;停止蒸汽加热 :反应过程中反应罐上装有抽气回流回收装置 ;浆料固液分离 ; 硅渣饼送堆场再利用 ;滤液泵入另一敞口贴有耐酸碱瓷砖的反应罐中,机械搅拌 100r/ min,加入氢氧化铝精子 320kg,充分溶混均匀,自反应罐预先埋置的钻有液气流孔的盘 管中注入二氧化碳气体,随即出现结晶析出 ;滤液变浊白稠浓,停注二氧化碳气,继续 搅拌 15min,过滤并洗涤结晶 ;结晶送回转干燥机 150℃干燥,得氢氧化铝,经计算实际 溶出率 94.10%。
         7

    关 键  词:
    煤矸石 复合 提取 氢氧化铝
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