利用煤矸石生产氢氧化铝联产水泥工艺方法技术

利用煤矸石生产氢氧化铝联产水泥工艺方法。属于铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法。针对现有方法仅利用煤矸石中的氧化铝组分，提取率也仅６５－８５％；弃用主要组分二氧化硅；耗能高，成本高；主要组分弃用和多次水洗涤而洗涤液又未加回收造成二次污染的问题，本发明专利技术运用烧碱法原理，采用烧碱循环工艺，通过烧碱碱熔－水解－苛化－煅烧，实现提取煤矸石中８５％的氧化铝的同时，其余组分全部转化成水泥，１００％利用煤矸石生产氢氧化铝和水泥。工艺流程简洁，产品质量高、生产周期短；余热及洗涤液的回收循环利用，使生产成本大幅度降低。产品适用于造纸、油墨、印染、医药、建筑等行业；延伸开发的产品还可用于石化、橡塑、电解铝等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法，特别是一种利用 煤矸石生产氢氧化铝联产水泥的工艺方法。
技术介绍
据边炳鑫、解强、赵有才在《煤系固体废物资源化技术》(化学工业出版 社2005年5月第一版)一书中称煤矸石作为煤炭生产过程的副产物，产量约占煤炭开采 量的10-25%。截止到2004年，全国煤矿堆积贮存的煤矸石已达40亿吨以上，占地近30 万亩。随着煤炭开采的增加，全国每年新增加的煤矸石有3亿吨以上，除了综合利用的近6 千万吨外，其余近2. 4亿吨煤矸石都被继续堆积贮存。煤矸石的基本组成是铝硅酸盐，主要是氧化铝和二氧化硅，两组分合计约占煤 矸石总量的70-98 %，大部分在80%左右，其中氧化铝约占15-45 %，二氧化硅一般占 40-65%，另含少量铁、钙、镁等元素的氧化物，各组分的含量因煤矸石的产地而异。从工业废弃物煤矸石中提取化工产品，变废为宝，改善环境，是世界各国、更是我 国的重要产业政策。冯诗庆在1995年第4期《无机盐工业》第22-24页刊文《煤矸石制铝盐和白炭黑》 (对比文献1)，提出用酸浸煤矸石与其中的氧化铝组分发生反应生成铝盐，然后加铵盐反 应生成氢氧化铝和铵明矾。此对比文献1采用酸法处理煤矸石工艺得到铝盐产品，氧化铝 的提取率只有65%左右，而煤矸石中的另一种更主要的组分二氧化硅却只是作为尾渣，经 过活化剂改性反应得到因为含其他少量组分而纯度不高的白炭黑，技术的经济价值不高。杜玉成等在1997年第5期《河北冶金》第28-31页刊文《煤矸石制备氢氧化铝、氧 化铝及高纯度a-氧化铝微粉的研究》(对比文献2)，提出对氧化铝含量大于35%的煤矸 石，采用酸盐联合法先经硫酸浸泡生成硫酸铝，去除二氧化硅残渣，再加硫酸铵和氨水盐析 反应得到氢氧化铝，用去离子水洗涤除去氢氧化铝上吸附的杂质离子，然后经焙烧得到氧 化铝；用盐酸浸泡煤矸石，去除二氧化硅残渣后，经氯化氢气体盐析除杂提纯、再加氨水活 化、交联剂高聚复合反应生成铝凝胶、1100-1300°C高温煅烧转型，得到高纯度a-氧化铝 微粉。此对比文献2采用酸盐联合法工艺处理煤矸石，氧化铝的提取率也只有75%左右，煤 矸石中另一更主要的组分二氧化硅并没有被利用。刘小波、付勇坚、肖秋国、邓文在《自然资源学报》1998年13卷1期第77-80页刊 文《煤矸石资源充分利用的新工艺》(对比文献3)，提出将煤矸石、石灰石破碎后按一定比 例配料并混合球磨，得到的粉料与纯碱制备的Na2C03水溶液混练，制成煤矸石-石灰石-纯 碱混合物料。该物料粒化后入炉烧结，所得到的烧结物料与外加的铁矿石、石灰石粉料再 次混合共磨，然后以清水浸取，过滤分离后得到Na20*Al203溶液和残渣。将二氧化碳引入 Na20 A1203溶液中使之碳酸化分解，从而得到A1 (OH) 3沉淀和Na2C03稀溶液；将A1 (OH) 3沉 淀干燥煅烧，最终得到工业氧化铝。残渣经高温直接煅烧后成为硅酸盐水泥熟料。此对比 文献3采用石灰石-纯碱烧结法，煤矸石原料中氧化铝的提取率有了较大提高，但也只能达 到80-85% ；同时，煤矸石中另一更主要的组分二氧化硅仍然没有被高附加值利用，只是作 为残渣用于生产水泥，二氧化硅组分的经济价值未得到充分利用。4综上所述，对比文献1、2、3存在下列不足1、均只对煤矸石中的氧化铝组分进行高附加值利用，对氧化铝组分的提取率也只 能达到65-85%，因此资源的利用率都较低，只相当于利用了煤矸石原料总量的20-30%左 右；当原料煤矸石中氧化铝含量较低时，原料煤矸石将不能利用。2、对煤矸石中的另一更主要的组分二氧化硅，对比文献1中只是经过活化剂改性 反应得到纯度不高的白炭黑，对比文献2中予以弃用，对比文献3中只是作为残渣用于生产 低价值的水泥，二氧化硅组分没有得到高附加值利用。3、在利用煤矸石过程中，对比文献1和对比文献2均出现了因为能耗高，产品生产 周期长，加之煤矸石原料利用率较低，使得单位产量产品成本增加，生产成本难以降低的问 题。4、对比文献1和对比文献2的工艺中都需要多次用水洗涤，而洗涤液又未能加以 回收利用，不仅耗费了大量可贵的水资源，加上对比文献2中煤矸石的主要成分二氧化硅 的弃用，均造成对环境的二次污染。由此可见，研究一种资源利用率高、资源利用附加值高、生产成本低、生产过程中 没有二次污染的煤矸石开发利用方法是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，开发一种资源利用率高、资源利 用附加值高、生产成本低、生产过程又没有二次污染的煤矸石开发利用方法，特别是一种利 用煤矸石生产氢氧化铝联产水泥的工艺方法。本专利技术的目的是这样实现的一种利用煤矸石生产氢氧化铝联产水泥的工艺方 法，特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱循环工艺，通过烧碱碱熔_水解_苛化_煅烧，实现 提取煤矸石中氧化铝的同时，其余组分全部转化成水泥，100%利用煤矸石生产氢氧化铝和 水泥。附图说明图1为本专利技术的工艺原理示意图；图2为本专利技术具体实施的生产流程 示意图。如图1中所示1、烧碱碱熔将煤矸石粉与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，得到干粉。干粉输 入干粉溶解工序。2、干粉溶解将烧碱碱熔工序得到的干粉进行溶解。溶解后，过滤，得到滤饼和滤 液。滤饼中包含有部分氢氧化铝，经洗涤以后，输入氢氧化铝溶出工序；滤液输入一次水解 工序生产粗氢氧化铝。3、氢氧化铝溶出将干粉溶解工序得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝 溶解进入溶液。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入一次水解 工序生产粗氢氧化铝。4、一次水解将干粉溶解工序及氢氧化铝溶出工序得到的滤液合并，进行稀释水 解。稀释水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝， 输入滤饼溶解工序；滤液为含有少量铝酸钠的硅酸钠溶液，输入第二蒸发工序。5、滤饼溶解将一次水解工序得到的滤饼，用烧碱溶液进行溶解，得到含有二氧化 硅的铝酸钠溶液，输入脱硅提纯工序。6、脱硅提纯将滤饼溶解工序得到的溶液，添加生石灰或熟石灰搅拌加热，进行脱硅处理。脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液。脱硅渣含有氧化铝和二氧化硅， 直接输入烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液为高纯度铝酸钠溶 液，输入二次水解工序生产氢氧化铝。7、二次水解将脱硅提纯工序得到的滤液，进行稀释水解。水解结束后，过滤，得到 滤饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀 溶液，输入第一蒸发工序。8、第一蒸发将二次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输 入滤饼溶解工序，代替烧碱溶液进行滤饼溶解，实现部分烧碱循环。9、第二蒸发将一次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输 入苛化工序。10、苛化将第二蒸发工序得到的滤液，进行苛化处理。苛化结束后，过滤，得到滤 饼和滤液。滤饼输入率值调整工序；滤液为含有氢氧化钠的稀溶液，输入第三蒸发工序。11、第三蒸发将苛化工序得到的滤液加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液作为浓 烧碱溶液，循环用于烧碱碱熔工序、氢氧化铝溶出工序和滤饼溶解工序，实现了全部烧碱循 环。12、率值调整将苛化工序得到的滤饼加入率值调整原料，用水进行洗涤。洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤矸石生产氢氧化铝联产水泥的工艺方法，其特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱循环工艺，通过烧碱碱熔－水解－苛化－煅烧，实现提取煤矸石中氧化铝的同时，其余组分全部转化成水泥，１００％利用煤矸石生产氢氧化铝和水泥：（１）烧碱碱熔：将煤矸石粉与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，得到干粉；干粉输入干粉溶解工序；（２）干粉溶解：将烧碱碱熔工序得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤以后，输入氢氧化铝溶出工序；滤液输入一次水解工序；（３）氢氧化铝溶出：将干粉溶解工序得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入一次水解工序；（４）一次水解：将干粉溶解工序及氢氧化铝溶出工序得到的滤液合并，进行稀释水解；稀释水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤后输入滤饼溶解工序；滤液输入第二蒸发工序；（５）滤饼溶解：将一次水解工序得到的滤饼，用烧碱溶液进行溶解，得到的溶液输入脱硅提纯工序；（６）脱硅提纯：将滤饼溶解工序得到的溶液，进行脱硅处理；脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液；脱硅渣输入烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液输入二次水解工序；（７）二次水解：将脱硅提纯工序得到的滤液，进行稀释水解；水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液输入第一蒸发工序；（８）第一蒸发：将二次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入滤饼溶解工序，代替烧碱溶液进行滤饼溶解，实现部分烧碱循环；（９）第二蒸发：将一次水解工序得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入苛化工序；（１０）苛化：将第二蒸发工序得到的滤液，进行苛化处理；苛化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入率值调整工序；滤液输入第三蒸发工序；（１１）第三蒸发：将苛化工序得到的滤液加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液作为浓烧碱溶液，循环用于烧碱碱熔工序、氢氧化铝溶出工序和滤饼溶解工序，实现全部烧碱循环；（１２）率值调整：将苛化工序得到的滤饼加入率值调整原料，用水进行洗涤；洗涤后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼输入煅烧工序；滤液并入洗涤液，集中循环利用；（１３）煅烧：将率值调整工序得到的滤饼进行煅烧，得到水泥熟料；熟料输入粉碎工序；（１４）粉碎：将煅烧工序得到的熟料粉碎，得到产品水泥。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆玲，
申请(专利权)人：刘庆玲，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]