一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤礦排放的矸石量很大，其排放量約為煤礦原煤產(chǎn)量的15% _20%，是我國(guó)目前排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，被視為氣、液、固三害俱全的“工業(yè)廢料”。約占全國(guó)工業(yè)廢渣排放量的1/4。目前全國(guó)煤矸石的總積存量己達(dá)30億t以上，形成矸石山1500多座，而且排放量仍在逐年增長(zhǎng)。大量煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會(huì)污染大氣、農(nóng)田和水體。矸石山還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害。
[0003]因?yàn)槊喉肥亩逊艑?duì)環(huán)境污染問題急需解決，因此許多煤矸石的回收利用工藝相繼出現(xiàn)，目前最常用的是酸溶、高溫煅燒等方法，這些方法雖然能夠有效的減少煤矸石的堆放量，但是存在成本較高、能耗高、工藝流程復(fù)雜的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，以解決因煤矸石的大量堆積所造成得嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，本方法利用微波工藝分布提取其中的硅、鐵、鋁、碳元素，達(dá)到綜合利用的目前，相比其他高溫法更具有工業(yè)化推廣的前景。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，該方法包括以下步驟:
[0007](I)微波反應(yīng):將煤矸石粉碎至80-200目與助劑氟硅酸按照比例混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為90-110°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離，得到固體a;
[0008](2)微波酸化:將固體a與硫酸按照比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為150-300°C，酸化反應(yīng)時(shí)間為20-60min，得到固體b ；
[0009](3)氨化吸收:微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨
τ?: 口廣PR ；
[0010](4)中和:將固體b與氫氧化鈉按照比例混合均勾，控制PH值進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0011]所述步驟⑴中煤矸石與助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It: (1.5-4)m3的比例進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為20-70min，助劑氟硅酸的濃度為15-30%。
[0012]所述步驟(I)中微波功率為l_40kw，微波頻率為200-4000MHZ。
[0013]所述步驟⑵中固體a與硫酸按照質(zhì)量體積為It: (0.2-l)m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，硫酸濃度為50-98 %。
[0014]所述步驟(2)中微波功率為l_30kw，微波頻率為200-4000MHZ。
[0015]所述步驟(4)中固體b與氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為1: (l_5)m3的比例混合反應(yīng)，控制PH為6-8，控制反應(yīng)時(shí)間為10-70min，氫氧化鈉的濃度為10-30%。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:將煤矸石和助劑酸充分混合后，在工業(yè)微波設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離，固體加入硫酸進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，微波反應(yīng)和微波酸化過程中產(chǎn)生的氣體通過氨化吸收制備氟硅酸銨，微波酸化后的固體加入氫氧化鈉進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到的固體為精煤產(chǎn)品，液體為偏鋁酸鈉產(chǎn)品，本發(fā)明與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有酸溶、高溫煅燒等方法相比，反應(yīng)時(shí)間大大縮短，反應(yīng)能耗大幅度降低，不僅縮短了工藝流程，而且整個(gè)加工過程低碳環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)煤矸石環(huán)境友好型高效綜合開發(fā)利用。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0019]實(shí)施例一
[0020]將煤矸石粉碎至80目與濃度為15%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:1.5m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為90°C，微波功率為2kw，微波頻率為200MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為20min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為50%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:0.2m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為150°C，微波功率為2kw，微波頻率為300MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為20min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為10%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為11:1m3的比例混合，控制PH值為6進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0021]實(shí)施例二
[0022]將煤矸石粉碎至80目與濃度為15%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:1.5m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為90°C，微波功率為5kw，微波頻率為1000MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為20min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為70%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:0.7m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為150°C，微波功率為5kw,微波頻率為915MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為30min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為20%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It:4m3的比例混合，控制PH值為7進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為30min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0023]實(shí)施例三
[0024]將煤矸石粉碎至100目與濃度為25%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:1m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為100°C，微波功率為10kw，微波頻率為2500MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為30min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為80%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:0.6m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為200°C，微波功率為1kw,微波頻率為2450MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為30min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為25%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It: 3m3的比例混合，控制PH值為8進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0025]實(shí)施例四
[0026]將煤矸石粉碎至120目與濃度為18%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:2.5m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為100°c，微波功率為25kw，微波頻率為1200MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為35min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為65%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:0.6m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為200°C，微波功率為6kw，微波頻率為1300MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為35min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為18%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It: 2m3的比例混合，控制PH值為7進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為35min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0027]實(shí)施例五
[0028]將煤矸石粉碎至150目與濃度為25%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:3m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為105°C，微波功率為30kw，微波頻率為3200MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為60min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為75%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:0.8m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為250°C，微波功率為25kw，微波頻率為3500MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為45min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為25%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It: 4m3的比例混合，控制PH值為8進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為60min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
[0029]實(shí)施例六
[0030]將煤矸石粉碎至200目與濃度為30%的助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It:4m3的比例進(jìn)行混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為110°C，微波功率為40kw，微波頻率為3800MHz進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為70min，反應(yīng)后固液分離，得到固體a，將固體a與濃度為98%的硫酸按照質(zhì)量體積為It:1m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為300°C，微波功率為30kw,微波頻率為4000MHz，酸化反應(yīng)時(shí)間為60min，得到固體b，微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品，將固體b與濃度為30%的氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It:5m3的比例混合，控制PH值為8進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為70min，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)微波反應(yīng):將煤矸石粉碎至80-200目與助劑氟硅酸按照比例混合，置于微波反應(yīng)釜中控制料溫為90-110°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離，得到固體a; (2)微波酸化:將固體a與硫酸按照比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，控制酸化溫度為150-300°C，酸化反應(yīng)時(shí)間為20-60min，得到固體b ； (3)氨化吸收:微波反應(yīng)和微波酸化產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氨化吸收塔，得到氟硅酸銨產(chǎn)品； (4)中和:將固體b與氫氧化鈉按照比例混合均勻，控制PH值進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離得到精煤和偏鋁酸鈉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述步驟(I)中煤矸石與助劑氟硅酸按照質(zhì)量體積為It: (1.5-4)m3的比例進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為20-70min，助劑氟硅酸的濃度為15-30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述步驟(I)中微波功率為l-40kw，微波頻率為200-4000MHZ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述步驟(2)中固體a與硫酸按照質(zhì)量體積為It: (0.2-l)m3的比例進(jìn)行微波酸化反應(yīng)，硫酸濃度為50-98%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述步驟(2)中微波功率為l-30kw，微波頻率為200-4000MHZ。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，其特征在于:所述步驟(4)中固體b與氫氧化鈉按照質(zhì)量體積比為It: (l_5)m3的比例混合反應(yīng)，控制PH為6-8，控制反應(yīng)時(shí)間為10-70min，氫氧化鈉的濃度為10-30%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用煤矸石制備精煤副產(chǎn)氟硅酸銨及偏鋁酸鈉產(chǎn)品的方法，該方法包括以下步驟：微波反應(yīng)、微波酸化、氨化吸收、中和。本發(fā)明與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有酸溶、高溫煅燒等方法相比，反應(yīng)時(shí)間大大縮短，反應(yīng)能耗大幅度降低，不僅縮短了工藝流程，而且整個(gè)加工過程低碳環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)煤矸石環(huán)境友好型高效綜合開發(fā)利用。
【IPC分類】C01F7-04, C10L9-02, C01B33-10
【公開號(hào)】CN104787791
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510147699
【發(fā)明人】鄒錫洪, 薛希仕, 任偉, 陳世毅
【申請(qǐng)人】貴州遠(yuǎn)盛鉀業(yè)科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日