[发明专利]高铁煤矸石酸浸液分离铝铁的方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种高铁煤矸石酸浸液分离铝铁的方法，属于煤系固体废弃物资源化利用技术领域。

背景技术：

    中国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家，在一次能源消耗中，煤炭占70%以上，所占比重高出世界平均水平的一倍以上，并且在今后相当长的一段时期内，中国的能源结构仍是以煤炭为主。 

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是SiO₂、Al₂O₃，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。其排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累计堆存45亿吨，占地约12万公顷，是目前我国排放量最大的工矿业固体废弃物之一。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。 随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，自60年代起，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用，其利用途径概括起来主要有以下几种：（1）回收煤炭和黄铁矿，残余物用作建筑材料；（2）用于发电：主要用洗中煤和洗矸混烧发电，混合物发热量每kg约2000大卡，炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥；(3) 制造建筑材料：代替粘土作为制砖原料，利用煤矸石本身的热值，节约煤炭； （4）代替粘土组分生产普通水泥，烧结轻骨料；（5）煤矸石还可用于生产低热值煤气，制造陶瓷，制作土壤改良剂，或用于铺路、井下充填、地面充填造地等。

煤矸石中氧化铝、氧化铁含量与煤的形成过程、周边地质结构有关，一般氧化铝含量在20%左右、氧化铁含量在8%左右，我国南方地区的氧化铝含量偏低，氧化铁偏高；北方如内蒙、山西等地氧化铝含量则高达40%左右，氧化铁则低至3%以下，是我国未来最为保贵的铝资源。在低铁高铝煤矸石酸法提铝方面，许多研究人员做了大量的研究工作，获得了具有创新性的成果，如专利CN1048687 一种用煤矸石生产硫酸铝的方法，将煤矸石进行焙烧，粉碎成粉状，按浓流酸比煤矸石粉为1比2.5，浓硫酸稀释成16～18Be的稀酸加入煤矸石粉中，在120～140℃，2～2.5kg／cｍ2条件下反应1.2～2小时，经沉淀去渣，产品质量符合HG1－32－77粗制二级标准要求；专利CN1072657 一种用煤矸石生产硫酸铝的方法，将煤矸石粉碎成粉状，不经焙烧，直接与浓度为40～70％（重量）的硫酸在反应器中混合，搅拌，通蒸气升温使反应器压力为3.5～8kg／cm2，反应4～6小时，经沉降去渣，浓缩结晶，得白色块状固体，产品质量符合HC1－32－77精制一级标准；专利CN1174172 是一种用煤矸石生产硫酸铝的方法，经过对煤矸石破碎焙烧、出炉冷却、浸出、沉淀、过滤、中和、再过滤、浓缩、结晶等工艺过程得产品硫酸铝；专利CN1915829是一种用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法，将煤矸石用锷式破碎机破碎，焙烧除掉有机物，用球磨机粉碎，使80％通过200目筛，将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40％～60％的硫酸进行反应，生成硫酸铝溶液；将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中，加入硫化钡 BaS除铁；专利CN1392109 是综合利用煤矸石联产电、铝、水泥生产工艺，电厂废料粉煤灰为制铝原料，经破碎、煅烧、浸取、过滤、脱硅、碳分等工序生产氧化铝。用高铁煤矸石酸浸提铝铁并进行溶液铝铁的分离则没有公开报道，亦未见有关硫酸铝铁盐溶液分离铝铁的公开报道。

发明内容：

    本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种利用高铁煤矸石酸法浸取铝铁并进行铝铁分离的方法。这种方法为高铁煤矸石回收有价元素提供一种新的工艺技术，为氢氧化铝及铁红颜料产品开辟了新的原料资源，能实现煤矸石有效高附加值综合利用。