[发明专利]一种利用煤矸石制备黄钾铁矾的方法

说明书

本发明属于煤系固废资源化利用领域，具体涉及一种利用煤矸石制备黄钾铁矾的方法。包括：1)粉磨：将块状煤矸石原岩粉磨为煤矸石粉末；2)氧化焙烧：对煤矸石粉末进行氧化焙烧，即得黄钾铁矾；其中，块状煤矸石为：a)一种块状煤矸石，该块状煤矸石中至少含有黄铁矿和高岭石；或者b)一种组合物，该组合物至少包括富含黄铁矿的煤矸石和富含高岭石的煤矸石。本发明方法是基于黄钾铁矾易由黄铁矿氧化而来的优势，对煤矸石在空气气氛中进行焙烧，从而获得具有良好吸附性的黄钾铁矾，达到以废治废的目的。本发明方法工艺简单、成本低、环境友好、易于工业化，使用本发明方法可使含黄铁矿的煤矸石转变为可利用的黄钾铁矾，有利于煤系固废资源化。

技术领域

本发明属于煤系固废资源化利用领域，具体地说，涉及一种利用煤矸石制备黄钾铁矾的方法。

背景技术

黄钾铁矾(化学式KFe₃(SO₄)₂(OH)₆)，因最早发现于西班牙东南部的Jaroso地区而命名。作为一种含铁硫酸盐的次生矿物，主要形成于酸性、富含硫的环境中。近年来人们发现其具有较高的比表面积和较多的表面羟基，是一种优良的吸附材料。而且其晶体结构中多个晶体化学位置都能被其它元素取代，形成广泛的类质同象。基于这些特性，黄钾铁矾能够将有毒有害元素以共沉淀或吸附的方式固定起来，从而减轻对环境的危害。因此，黄钾铁矾广泛用于含Cu、Pb、Zn、Gd、As等有毒有害废水的治理，对于矿山环境的治理具有良好的应用前景。

然而，黄钾铁矾晶体稀少，而且往往伴有其他杂质。自然条件下形成的黄钾铁矾量少且不纯，目前有提到黄钾铁矾主要由黄铁矿经氧化作用而形成，但事实上单纯的含有黄铁矿的煤矸石进行氧化焙烧通常是得到赤铁矿或磁铁矿。而人工合成黄钾铁矾的方法分为微生物合成法和化学合成法，其中化学合成法包括硫酸铁和硫酸钾直接合成法和硫酸亚铁氧化法。微生物合成法的优点是制备工艺简单，制备周期较短；缺点则是制备成本较高。而化学合成法则恰恰相反，其优点是制备成本较低，缺点则是制备工艺复杂、制备周期较长。

如《光谱学与光谱分析》2004年9月第24卷第9期公开了黄钾铁矾的生物合成与鉴定，该文献的方法是利用氧化亚铁硫杆菌的生物催化氧化作用，将FeSO₄-K₂SO₄-H₂O体系中的Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，Fe³⁺再在高浓度硫酸根、K⁺存在和酸性条件下水解生成赭黄色的黄钾铁矾。该方法的不足在于：(1)制备成本较高；(2)氧化亚铁硫杆菌休止细胞的制备过程复杂；(3)产物没有规整的形貌。

《岩石矿物学杂志》2005年11月第24卷第6期公开了黄钾铁矾的形成条件研究及其环境意义，该文献的方法是在合适的pH值以及介质浓度(硫酸铁溶液、硫酸钾溶液以及氢氧化钾溶液)下实现常温常压下的黄钾铁矾的快速合成。该方法的不足在于：(1)采用的试剂较多，对环境不友好；(2)产物形貌呈不规则粒子状。

综上，人工合成工艺复杂，成本较高，且使用试剂较多，对环境不友好。