[发明专利]一种煤矸石综合利用的绿色方法

权利要求书

1.一种煤矸石综合利用的绿色方法,包括C/SiOx复合锂电池负极材料的制备工艺，其特征是，包括如下操作步骤：

步骤1，将煤矸石粉碎后经酸液浸泡后过滤、洗涤至中性、干燥；

步骤2，将步骤1制得的煤矸石用3-5mol/L的KOH溶液，在20-60℃温度条件下浸泡2-10h去除煤矸石中的部分二氧化硅，之后过滤分离得到含硅提取液和除硅煤矸石；用量为固液比1:4-10(g:mL)；

步骤3，除硅煤矸石以残留的KOH溶液为活化剂，对除硅煤矸石的孔道炭化活化再塑，具体将步骤2制得的除硅煤矸石干燥后在氮气作为保护气的条件下活化，然后用蒸馏水和磷酸洗涤，除去活化剂，得到C/SiOx复合锂电池负极材料。

2.根据权利要求1所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：

步骤1中，煤矸石粉碎过60～100目筛网；酸液采用2-5mol/L的硝酸溶液，用量为固液1:1-4(g:mL)；浸泡时间12～24h,之后过滤分离出煤矸石与酸液；用蒸馏水洗涤酸浸后的煤矸石至中性，得到纯净的去除金属杂质的煤矸石与含酸洗涤废液；

步骤3中，在600-1000℃温度条件下进行活化2-6h；然后，用蒸馏水和2-5mol/L的磷酸洗涤，除去活化剂，得到C/SiOx复合锂电池负极材料和洗涤废液。

3.根据权利要求2所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：

步骤1中，酸液采用3mol/L的硝酸溶液，用量为固液1:2(g:mL)；

步骤2中，采用的热碱溶液为3mol/L的KOH溶液，用量为固液比1:5(g:mL)，在40℃温度条件下浸泡4-8h后过滤分离得到含硅提取液和除硅煤矸石；

步骤3中，在700℃温度条件下进行活化3h。

4.根据权利要求2或3所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：还包括二氧化硅微球的制备工艺，如下步骤4：

将步骤2制得的含硅提取液与蒸馏水和乙醇混合制备含硅稀释液，含硅稀释液、蒸馏水和乙醇的体积比为1：0.1-2：0.1-2；以1-5mL/min的滴加速率向含硅稀释液中滴加2-5mol/L硝酸溶液，在磁力搅拌速率为100-500rpm的条件下，使含硅稀释液的pH值达到2-9，持续搅拌沉淀3-6h；接着，离心分离，得到二氧化硅前驱体和含醇废液；将二氧化硅前驱体在50-100℃温度条件下真空干燥；之后，在500-700℃温度条件下锻烧3-6h，即得到低表面积二氧化硅微球。

5.根据权利要求4所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：步骤4中，含硅提取液、蒸馏水和乙醇的体积比为1：1.5：0.5；之后，以3mL/min的滴加速率向含硅稀释液中滴加3mol/L硝酸溶液，在磁力搅拌速率为100rpm的条件下，使含硅稀释液的pH值达到8，持续搅拌沉淀4h；接着，离心分离，得到二氧化硅前驱体和含醇废液；将二氧化硅前驱体在90℃温度条件下真空干燥；之后，在550℃温度条件下锻烧4h，即得到低表面积二氧化硅微球。

6.根据权利要求4所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：还包括步骤1中，浸泡煤矸石后的酸液逐步添加碱溶液分离金属氢氧化物沉淀的工艺步骤5。

7.根据权利要求6所述的煤矸石综合利用的绿色方法，其特征在于：步骤5的操作方法为：将步骤1浸泡煤矸石后过滤分离出的酸液用3-5mol/L的KOH溶液将pH值调至3.7，得到氢氧化铁沉淀，过滤分离；紧接着继续调至4.7，得到氢氧化铝沉淀，过滤分离；继续调解pH值至12直至不再有沉淀产生，分离金属氢氧化物沉淀和碱性废液。

8.根据权利要求7所述的煤矸石综合利用的绿色方法，还包括乙醇回收再利用的工艺，其特征在于，如下步骤6：将步骤4得到的含醇废液蒸馏得到无醇废液和乙醇，蒸馏得到的乙醇回收用于步骤4中。

9.根据权利要求8所述的煤矸石综合利用的绿色方法，还包括氮磷钾复合肥的制备工艺，其特征在于，如下步骤7，将步骤6得到的无醇废液与步骤1中得到的含酸洗涤废液，步骤5中得到的碱性废液，以及步骤3中的洗涤废液混合均匀至中性得到液态复合化肥；之后蒸馏得到氮磷钾复合肥。