[发明专利]一种从煤矸石中提取Al2O3的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从煤矸石等废弃含铝矿产中提取Al₂O₃的技术，属于固体废弃物 处理与资源化利用领域。

背景技术

我国铝业多年的快速发展，使得国内铝土资源逐渐短缺，不得不大量进口 国外铝土矿，以保持我国铝业的正常稳定发展。与此同时，煤炭开采和使用过 程中产生了大量的煤矸石和粉煤灰。其中Al₂O₃的含量普遍在25％以上，部分煤 矸石和粉煤灰中Al₂O₃的含量甚至高达35～40％以上。迄今为止，我国煤矸石的累 积堆存量已超过50亿吨，粉煤灰的堆存量也高达十亿吨以上，加上大量的低品 位和废弃铝土矿，铝资源量十分丰富。如果能将这些含铝矿产中的Al₂O₃提取出 来，无疑可以满足我国铝业长期持续稳定发展对铝土资源的需求。目前，从煤矸 石、粉煤灰等含铝矿产中提取Al₂O₃的方法主要有碱石灰烧结法、酸浸取法等。

碱石灰烧结法提取含铝矿产中的氧化铝，包括高温烧结、熟料自粉化、溶出、 脱硅、碳化等工艺。具体是将煤矸石与石灰石和碱按比例混合，经粉磨后在 1200℃～1400℃的温度下煅烧，使煤矸石中的Al₂O₃和SiO₂分别与石灰石中的CaO 生成易溶于Na₂CO₃的5CaO.3Al₂O₃和不溶的2CaO.SiO₂。将粉化的原料加入Na₂CO₃溶液，在适当的温度下反应，铝酸钙与碱反应生成偏铝酸钠进入溶液，而生成的 碳酸钙和硅酸二钙留在渣中，达到铝和硅、钙等的分离。在形成的NaAlO₂溶液 中通入烧结产生的CO₂与铝酸钠反应生成氢氧化铝，生成的Na₂CO₃则可以循环使 用。进一步将氢氧化铝煅烧，则可转化成Al₂O₃。可以看出，本工艺需要在1200℃ 以上的高温下煅烧，工艺过程的能耗较高，而且废渣的产生量较大。

酸浸取法提取煤矸石中的Al₂O₃，是用浓HCl或H₂SO₄与一定比例的煤矸石混 合后，加热至沸腾，从而将煤矸石中的Al₂O₃溶出，SiO₂则残留在渣中。再对溶 出液进行处理，可以形成Al(OH)₃沉淀并析出，进一步干燥煅烧可以得到Al₂O₃。 从目前的情况看，酸浸取法提取煤矸石中的Al₂O₃，许多未对煤矸石活化，而且采 用单一的酸液，导致Al₂O₃的提取效率相对偏低。

发明内容

为了克服现行酸浸取法提取煤矸石中Al₂O₃存在的问题，本发明公开了一种提 取煤矸石中Al₂O₃的方法，工艺流程如下：

(1)煤矸石粉碎

将煤矸石破碎至10mm以下。

(2)煅烧活化

将粉碎的煤矸石进入反应器中，在烟气气氛下煅烧活化。烟气的循环量按 烟气中O₂的含量以及煤矸石的烧失量计算，按O_2质量/烧失量＝1.15～1.90的比例进行 烟气循环。煅烧时，由室温升至450～950℃的某一温度下进行煅烧，恒温时间为 10min～180min。煅烧温度和恒温时间取决于煤矸石的烧失量，要求煅烧后煤矸 石的烧失量≤0.50％。

所用的反应器可以是固定床反应器，也可以是流化床反应器。

(3)细磨

将煅烧活化后的煤矸石入球磨机，在刚玉球的作用下细磨至74μm以下。

(4)酸浸取