[发明专利]从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物回收利用技术领域，具体涉及一种从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法。

背景技术

煤系固体废物包括粉煤灰和煤矸石，来自煤的开采、加工和利用过程。煤矸石是与煤伴生的岩石，在采煤和煤的洗选过程中，都有煤矸石排除。粉煤灰则是燃煤废杂，是燃煤电厂排出的固体废弃残渣。目前，我国煤系固体废物总堆存量已超过20亿吨，而且还在以每年约1亿吨的速度增加，不仅占用了大量的土地资源，而且还严重污染着环境。

不久的将来必须实施粉煤灰和煤矸石综合利用，通过循环利用实现废弃物的零排放这一目标。国内外目前对粉煤灰和煤矸石大多采用烧制水泥、空心砖等途径，这些仅仅为一种低水平的利用，往往难以获得良好的经济效益。因此，如何提高粉煤灰和煤矸石的利用价值，成为电力及相关企业实现可持续发展所面临的亟待解决的重大问题。

化学分析表明，煤中含有80多种元素，燃烧时其中少部分随烟排掉，大部分仍保留在粉煤灰中，其主要组成元素为硅、铝、氧、铁，其次还有钙、镁、钾、钠、硫、钒、钛等，同时还赋存一些珍贵的稀有金属锗、镓、铀、钍等元素。因此，如能将其中的高附加值成分提取出来得到有效利用，可成为一种来源广泛的、可取得良好经济效益的再生资源。

粉煤灰和煤矸石的综合利用研究，特别是从中提取氧化铝的研究自上世纪40年代开始至今，国内外的许多专家、学者在这方面进行了大量的工作，提出了多种提取方法。其中，代表性的主要有：石灰石烧结法、碱石灰烧结法、碱烧法、氟氨助溶法等等。在这些方法中，石灰石烧结法是目前唯一付诸于工业实践的一种方法，其它方法由于工艺条件的限制、氧化铝提取率低、能耗高、生产成本高、排渣量大等各种原因，目前仍然停留在实验阶段。

需要指出的是，这些方法主要考虑粉煤灰和煤矸石中主量成分氧化铝的经济价值，而氧化铁往往作为杂质处理掉。从粉煤灰中回收氧化铁的技术，国内外学者也进行了大量的工作，提出了不同的提取方法。其中，代表性的主要有：磁选法、氧化钙烧结法、碱石灰烧结法等等。在这些方法由于工艺条件的限制、氧化铁回收率低、能耗高、生产成本高、排渣量大等各种原因，目前难以实施。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种能耗及生产成本低，氧化铁提取率及纯度高的从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法。该方法可解决提取氧化铝之后所剩残渣堆放占用土地和污染环境的问题，可解决现有技术中残渣量大以及残渣利用附加值低的难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)对粉煤灰或煤矸石进行研磨，并使其颗粒直径在200-400目之间，将研磨后的粉煤灰或煤矸石与Na₂CO₃按重量百分比粉煤灰或煤矸石∶碳酸钠＝1∶0.5～5的比例混合、搅拌；

(2)将步骤(1)形成的混合物在温度600～1000℃条件下煅烧0.5～2小时；

(3)向烧结产物中加入适量的水，按重量百分比烧结物∶水＝1∶50～200，在60～95℃下浸提0.5～2小时后过滤；

(4)向步骤(3)所得浓缩滤液中通入CO₂，碳分2小时后过滤，得到H₂SiO₃和Al(OH)₃混合物；

(5)在步骤(3)和(4)所得的滤渣中，加入浓度为30％的工业盐酸，使反应体系的pH值为1.0-5.5，其固液重量比为1∶5，在温度为60～80℃条件下，反应50～400分钟，反应后过滤，所得滤渣为硅胶，滤液为AlCl₃与FeCl₃混合溶液；

(6)将步骤(5)得到的AlCl₃与FeCl₃混合溶液经浓缩、结晶和加热分解，得到含Al₂O₃与Fe₂O₃的混合物；

(7)将Al₂O₃与Fe₂O₃混合物置入5％的NaOH溶液中，使反应体系pH值为8.0-12.5，搅拌溶解，过滤，滤液为NaAlO₂，滤渣为含铁残渣；