[发明专利]一种在煤矸石中提取碳和二氧化硅的方法

说明书

本发明提供了一种在煤矸石中提取碳和二氧化硅的方法，包括：将煤矸石进行破碎和研磨；将破碎研磨后的煤矸石在超临界水或亚临界水条件下进行活化处理；将活化处理后的煤矸石通过分离设备分离出有机液相和固体渣相；将所述固体渣相通过摇床筛分出含有碳和二氧化硅的富集物以及硅酸盐和杂质；将含有碳和二氧化硅的富集物进行电选，得到高品味的碳和二氧化硅。本发明方法分离出的碳和二氧化硅纯度较高，碳可作为精煤燃烧，纯二氧化硅加工为产品出售，具有明显的经济价值。

技术领域

本发明涉及煤矸石矿物中有价物质提取技术领域，特别地，涉及一种在煤矸石中提取碳和二氧化硅的方法。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，2019年全国煤炭产量38.5亿吨。煤矸石是煤炭生产、加工过程中产生的固体废物，是煤的共生资源，其产生量占煤炭开采量的10％～25％。随着我国煤矿产业的日益发展，煤矸石已经成为我国排放量最大、危害较为严重的固体废弃物之一。

我国煤矸石产量已累积超过50亿吨，煤矸石综合利用程度不足，堆放量日益增多，带来的环境问题增多。大量煤矸石因露天堆放，对周围环境造成一定污染。比如，露天煤矸石堆放会产生大量扬尘，影响大气质量；煤矸石中的黄铁矿和含碳量高的物质会发生自燃，产生有害有毒气体；矸石堆经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的酸性水或携带重金属离子的水，下渗损害地下水质，外流导致地表水污染，严重污染环境。因此探索煤矸石充分利用和高值利用的方法，提高煤矸石综合利用率和利用价值，探讨节约煤矸石资源和保护环境的最佳途径势在必行。

现如今煤矸石的用途有多种，如发电、建筑材料、土壤改良、水处理剂等方面。煤矸石中有丰富的有价元素，如硅、碳、铝、铁等，若是将这些元素全部回收，将废弃的矿堆变为有实际价值的产品，可以大大的提高煤矸石矿的利用率，增加煤矸石矿物的自身价值，实现变废为宝，同时也可以对环保事业做出贡献。

为解决煤研石的利用，现有的从煤研石中提取碳、二氧化硅的现有技术主要是通过高温热活化，辅助浓酸浸溶出(700℃以上高温活化后酸浸出率高)，由于技术的局限性普遍存在着能耗高、资源利用率低、产生大量的废液、废渣，造成严重的二次污染、高浓度的酸碱处理对设备的耐腐蚀程度要求较高，这些都制约此技术的大规模工业化应用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种在煤矸石中提取碳和二氧化硅的方法，不仅达到快速、高效、经济、实用的分离过程，而且可以实现煤矸石中碳、二氧化硅的的回收，回应国家固废资源化的政策。

为实现上述目的，本发明提供了一种在煤矸石中提取碳和二氧化硅的方法，包括以下步骤：

步骤一、将煤矸石进行破碎和研磨；

步骤二、将破碎研磨后的煤矸石在超临界水或亚临界水条件下进行活化处理；

步骤三、将活化处理后的煤矸石通过分离设备分离出有机液相和固体渣相；

步骤四、将所述固体渣相通过摇床筛分出含有碳和二氧化硅的富集物以及硅酸盐和杂质；

步骤五、将含有碳和二氧化硅的富集物进行电选，得到高品味的碳和二氧化硅。

进一步的，所述步骤一中煤矸石进行破碎和研磨后的粒径为2微米到2毫米。

进一步的，所述步骤二中在超临界水或亚临界水条件下进行活化处理，活化温度为30-350℃，活化压力为1-30MPa，活化时间为0.1-3h。

进一步的，步骤三中的分离设备为水利旋流器、固液分离离心机和螺旋溜槽中的任意一种。

进一步的，所述步骤四中摇床的横向角度为1-5°，纵向角度为1-5°。

进一步的，所述步骤四中碳和二氧化硅的富集物品位为60-90％。