[发明专利]粉煤灰或煤矸石热熔盐法全元素回收利用工艺

说明书

本发明公开了一种粉煤灰或煤矸石热熔盐法全元素回收利用工艺，属于粉煤灰或煤矸石回收利用技术领域。其技术方案为：对粉煤灰或煤矸石进行氯化铵工艺和/或硫酸铵工艺，提取其中的稀有元素及钙镁元素。本发明不使用盐酸、硫酸和碱，解决了设备的防腐问题，在提取粉煤灰或煤矸石中的稀有元素的同时分解铵盐，还能够提取其中的钙、镁、铝、硅、钛，实现了粉煤灰或煤矸石中各个元素非常经济合理地回收利用。

技术领域

本发明涉及粉煤灰或煤矸石回收利用技术领域，具体涉及一种粉煤灰或煤矸石热熔盐法全元素回收利用工艺。

背景技术

粉煤灰或煤矸石是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰或煤矸石是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰或煤矸石的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰或煤矸石排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰或煤矸石不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

据相关资料显示，许多煤田拥有较高的稀土水平，初步估计全球粉煤灰或煤矸石中的稀土元素含量平均为445ppm，并且已有多份关于粉煤灰或煤矸石的稀土元素含量报告显示其含量远超过全球平均含量。全球每年的粉煤灰或煤矸石产量可观，尤其中国煤炭发电的比重很大，因此形成的粉煤灰或煤矸石与日俱增，如果能成功从粉煤灰或煤矸石中规模化提取稀土元素，将废弃的煤灰变废为宝，不仅保护生态环境，而且能够有效进行资源的回收循环利用，其战略意义、环境效益、社会效益和经济价值巨大。

高铝粉煤灰或煤矸石一般是指A1₂0₃+SiO₂+Fe₂O₃≥80％的粉煤灰或煤矸石，其特点是含A1₂0₃高，一般大于38％，高者甚至超过50％，相当于国外三水铝石矿的A1₂0₃含量。中国的高铝粉煤灰石或煤矸石中含有大量高岭土、正长石、铝土矿等矿物，作为发电厂所用的原煤经细磨在电厂煤粉锅炉中粉末化燃烧后即成为高铝粉煤灰或煤矸石。高铝粉煤灰或煤矸石成分中含37％-48％A1₂0₃，35％-52％SiO₂，Fe、Ti、Ca、Mg等的氧化物总含量为8％-12％，还含有微量的稀散及稀土金属。

粉煤灰或煤矸石价值最高的是稀土元素，由于不同地区煤炭成分差异很大，所采用的锅炉燃烧系统不同，粉煤灰或煤矸石物理化学性质差异非常大，非晶态物质的形成玻璃体阻碍了各个元素的提取分离。

酸法提取、碱法提取都存有不足：设备投资大，设备防腐难题始终制约高铝粉煤灰或煤矸石的发展，其中防腐更是成为铝钛回收的大难题，投资经济成本高运行成本高，经济效益不尽人意。同时酸法提取、碱法提取的三废多，生产一吨氧化铝竟有十几吨硅钙废渣。粉煤灰或煤矸石中的稀土元素如锂，钾，钕，铈，钪，镓，锗，钒，钛等的含量价值都很高，根据减量化、资源化、无废化的原则，稀土元素的回收分解利用具有很大的价值。氧化铝生产成本远远低于拜耳法工艺生产成本，为铝钛生产提供了廉价的经济资源。热熔盐工艺技术的推广应用，促进了煤碳气化液体排渣技术的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种粉煤灰或煤矸石热熔盐法全元素回收利用工艺，不使用盐酸、硫酸和碱，解决了设备的防腐问题，在提取粉煤灰或煤矸石中的稀有元素的同时分解铵盐，还能够提取其中的钙、镁、铝、硅、钛，实现了粉煤灰或煤矸石中各个元素非常经济合理地回收利用。

本发明的技术方案为：

粉煤灰或煤矸石热熔盐法全元素回收利用工艺，包括氯化铵工艺和/或硫酸铵工艺，氯化铵工艺包括以下步骤：