一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法技术

本发明专利技术涉及一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法。该工艺主要包括：采用高浓度的NaOH碱液在40‑120℃常压下反应，的主要成分，NaOH与煤矸石的质量比为(2.5‑10.5)：1，可使煤矸石中铝的溶出率得到提高。本发明专利技术与传统的盐酸法、石灰石烧结法、碱在常压石灰烧结法等相比，具有操作简单，能耗低，环境污染小，能高效利用煤矸石中的铝资源等优点。本发明专利技术对缓解国内对氧化铝的需求量，解决煤矸石的处理和利用问题，保障我国经济和环境的可持续发展，具有重要的经济价值和社会效益。

Method for increasing leaching rate of aluminium element by decomposing coal gangue under normal pressure and low temperature

The invention relates to a method for decomposing coal gangue under normal pressure and low temperature to increase the leaching rate of aluminium elements. The process mainly includes: using high concentration NaOH solution reaction in 40 120 DEG C under atmospheric pressure, the main component, NaOH and quality of coal gangue ratio (2.5 10.5):1, can make the coal gangue aluminum dissolution rate increased. Compared with the traditional hydrochloric acid method, the limestone sintering method and the alkali lime sintering process, the invention has the advantages of simple operation, low energy consumption, little environmental pollution, and high utilization of the aluminum resources in the gangue. The invention has the advantages of alleviating the domestic demand for alumina, solving the problem of the treatment and utilization of coal gangue, and ensuring the sustainable development of the economy and environment of China, and has important economic value and social benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法
本专利技术涉及一种处理煤矸石提高铝元素浸出率的方法，具体的涉及一种NaOH强碱液在常压低温下高效分解煤矸石铝元素浸出率，便于回收有价元素铝的方法。
技术介绍
煤矸石是在成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机化合物混合在一起的岩石，煤矸石的主要成分是Al2O3、SiO2，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)。煤矸石的利用途径有制砖、发电、制作砌块等建筑材料、代替黏土生产水泥、生产微米级多孔陶瓷、生产橡胶补强剂、生产莫来石和堇青石、煤矸石用于混凝土骨料、回填矿井采空区或做铺路材料、煤矸石造气、煤矸石生产肥料、改良土壤、煤矸石提取化工产品、生产新型工业填料(用于泡沫人造革、薄膜、橡胶工业制品和涂料等)、用作陶器原料和耐火材料、煤矸石山复垦绿化、煤矸石山自燃热能利用。国内学者对煤矸石综合利用研究方面做了不少研究工作，也取得了许多阶段性的成果，相继提出了盐酸法、石灰石烧结法、碱石灰烧结法等几种工艺流程，但是以上几种方法因为能耗高、污染大等问题，在国内均无工业化应用。目前，我国煤矸石的综合利用正遭遇挑战：一方面，煤矸石已是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，煤矸石的堆积不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果；另一方面，我国的氧化铝需求持续增长，虽产量增加同样较快，但还是有供需缺口，国内的供需失衡状况还是较为严重的，而这也造成我国多年来对氧化铝一直有一定的进口需求。因此，发展高效清洁的煤矸石处理新工艺，加大对煤矸石的综合利用深度，对于推动环境保护、固体废弃物综合利用，缓解我国铝资源紧缺有着非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供一种常压低温下碱法分解煤矸石提高元素铝的浸出率的方法，该方法不需要高温脱水焙烧，反应温度低，反应时间短，不会产生污染物，且铝元素的浸取率较高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)配料：将质量分数为20％-70％的NaOH水溶液加入常压反应器，再加入煤矸石，NaOH与煤矸石的质量比为(2.5-10.5)：1；(2)反应：将步骤(1)配置好的物料于40-120℃下反应0.5-2h；(3)过滤：将步骤(2)反应得到的浆液在40-90℃下保温过滤，采用40-90℃的水反复洗涤反应渣相后，测试铝元素的浸出率。所述的煤矸石理为：小于3mm的块状或粉末状的黑色固体煤矸石。步骤2)所述的反应温度为100℃，反应时间为1.5h。步骤1)所述的NaOH溶液的浓度为60wt％。步骤2)的反应过程主要为：Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH＝2NaAlO2+2Na2SiO3+5H2OSiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：(1)本专利技术提供的氢氧化钠分解煤矸石的方法，反应压力为常压，反应温度为40-120℃，与传统工艺相比，操作条件温和，大大降低了反应温度和反应压力，操作简单且绿色高效，能耗低，环境污染小。(2)本专利技术获得的铝元素溶出率可高达60％以上。具体实施方式本专利技术用下列实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于下列实施例。实施例1本实例采用的煤矸石样品为山西大土河焦化有限公司的小于3mm块状或粉末状黑色固体，将其以堆灰法、滚筒法混匀，在100℃下干燥24h后置于干燥器中保存；(1)配料：将53.3mL水与80gNaOH一道加入常压反应器，NaOH溶液的质量分数为60％，并将10g煤矸石加入常压反应器中进行反应；(2)反应：控制反应温度为100℃，反应压力为常压，反应时间为90min，反应搅拌速度为300r/min；(3)过滤：将步骤(2)得到的反应浆液在90℃下保温过滤，采用90℃的去离子水反复洗涤反应渣相，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP)法测试，在此条件下可得到铝元素的浸出率约为66.72％。实施例2本实例采用的煤矸石样品为山西大土河焦化有限公司的小于3mm块状或粉末状黑色固体，将其以堆灰法、滚筒法混匀，在100℃下干燥24h后置于干燥器中保存；(1)配料：将55mL水与55gNaOH一道加入常压反应器，NaOH溶液的质量分数为50％，并将10g煤矸石加入常压反应器进行反应；(2)反应：控制反应温度为80℃，反应压力为常压，反应时间为60min，反应搅拌速度为300r/min；(3)过滤：将步骤(2)得到的反应浆液在80℃下保温过滤，采用80℃的去离子水反复洗涤反应渣相，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP)法测试，在此条件下可得到铝元素的浸出率约为48.73％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)配料：将质量分数为20％‑70％的NaOH水溶液加入到常压反应器中，再加入煤矸石，NaOH与煤矸石的质量比为(2.5‑10.5)：1；(2)反应：将步骤(1)配置好的物料于40‑120℃下反应0.5‑2h；(3)过滤：将步骤(2)反应得到的浆液在40‑90℃下保温过滤，采用40‑90℃的水反复洗涤反应渣相后，测试铝元素的浸出率。

【技术特征摘要】
1.一种常压低温碱法分解煤矸石提高铝元素浸出率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)配料：将质量分数为20％-70％的NaOH水溶液加入到常压反应器中，再加入煤矸石，NaOH与煤矸石的质量比为(2.5-10.5)：1；(2)反应：将步骤(1)配置好的物料于40-120℃下反应0.5-2h；(3)过滤：将步骤(2)反应得到的浆液在40-90℃下保温过滤，采用40-90℃的水反复洗涤反应渣相后，测试铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建国，孙玉柱，刘程琳，边超，乔婧，王林涧，吴书凡，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31