[发明专利]一种利用煤矸石制备拟薄水铝石联产白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由煤矸石制备拟薄水铝石联产白炭黑的方法，尤其涉及一种利用煤矸石碱法制备拟薄水铝石联产白炭黑的方法。

背景技术

煤矸石是赋存于煤系地层的主要共伴生矿物，它们一般位于煤层顶板或底板，或以夹矸的形式存在于煤层中，在煤炭开采过程中常被作为固体废弃物抛弃，不仅造成资源的浪费，而且堆积地表，占据良田，造成严重的环境污染。基于资源综合利用、环境保护以及发展循环经济的要求，开展以煤矸石为原料，生产拟薄水铝石和白炭黑等高附加值化工产品具有非常重要的经济意义和社会意义。

目前，已经有报道的拟薄水铝石生产方法有很多种。具有代表性的方法包括CN 1247773中公开的以含氢氧化铝的浆液为原料(该浆液由一种含铝化合物的溶液与一种沉淀剂溶液在温度至少50℃和保持ｐＨ值7.5～8.8条件下接触而制成)，在至少50℃的温度下，向该浆液中依次加入酸性试剂和碱性试剂，先使浆液的pH值下降至5以下，再使浆液pH值回升到9.4～10.4，过滤、洗涤、干燥，得到拟薄水铝石，再焙烧，得到γ－氧化铝。以及CN100999328公开的拟薄水铝石制备方法，包括：a)在足以使铝沉淀的酸性条件下，沉淀含铝化合物的水溶液中的铝，经分离得到一种无定形的水合氧化铝；b)将无定形的水合氧化铝、水和至少一种水溶性的碱混合、浆化，浆液于20℃至90℃老化0.2小时至6小时，其中，所述碱的用量使浆液的pH值为6-11。CN101172631公开的拟薄水铝石的制备方法，将偏铝酸钠溶液进行碳酸化成胶、老化、分离洗涤和干燥，其特征在于偏铝酸钠溶液碳酸化成胶后，首先进行浆液分离，再将滤饼加入洗水混合打浆后进行提温老化。CN101665262公开的拟薄水铝石的制备方法，包括，将铝酸钠溶液碳酸化成浆液、浆液升温到老化温度、浆液老化、过滤分离、洗涤和干燥的步骤，其中，所述方法中还包括向所述浆液中加入种分母液或种分洗液。加入所述种分母液或种分洗液的时间为所述浆液升温到老化温度时或所述浆液老化过程中。

总之，现有拟薄水铝石的制备方法主要是以氢氧化铝和工业偏铝酸钠为原料生产，生产的原料成本较高，并且当原料中含有硅质成分时，绝大部分被当做残渣外排，资源利用率低，对环境造成破坏。

煤矸石含有丰富的氧化铝和二氧化硅资源，是极佳的生产拟薄水铝石和白炭黑产品的原料。如何以煤矸石为原料进行拟薄水铝石联产白炭黑的制备成为有待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种煤矸石碱法制得拟薄水铝石联产白炭黑的方法，解决现有技术中的缺陷，实现降低原料成本，提供资源利用率，保护环境的同时，获得具有良好质量的拟薄水铝石和白炭黑。

本发明提供的一种利用煤矸石制备拟薄水铝石联产白炭黑的方法，包括以下步骤：

1)制备活化的煤矸石粉料：将煤矸石破碎、磨粉、除杂、焙烧后冷却，得到活化的煤矸石粉料；

2)碱浸脱硅：将上述活化的煤矸石粉料用氢氧化钠溶液进行浸取，过滤得到硅酸钠溶液和碱浸渣；

3)制备白炭黑，包括：

a、在所述硅酸钠溶液中加入分散剂，并通入含CO₂的气体进行碳酸化处理，当溶液的pH为4~7时碳酸化反应结束，过滤，得到原硅酸沉淀滤饼和滤液；

b、将所述原硅酸沉淀滤饼进行陈化、焙烧，粉碎得到白炭黑；

4)制备拟薄水铝石，包括：

a、将步骤2)制得的碱浸渣与碳酸钠和石灰石混合后烧结，获得熟料，烧结过程中产生的含CO₂的气体回收作碳酸化使用；

b、冷却所述熟料，然后经水淬、过滤得到NaAlO₂粗液和硅钙渣，所述NaAlO₂粗液用石灰乳溶液深度脱硅后得到NaAlO₂精液；

c、用蒸馏水稀释所述NaAlO₂精液得到NaAlO₂溶液，向NaAlO₂溶液中通入含CO₂的气体进行碳酸化成胶，成胶反应完成后，将反应浆液进行老化处理，然后过滤得到胶和滤液，胶经水洗、干燥、粉碎处理得到粉末状的拟薄水铝石。