專利名稱：一種煤矸石利用新方法
技術領域：
本發明涉及煤矸石應用領域，具體涉及用煤矸石在同一條生產線上生產系列化工產品的方法。
背景技術：
煤矸石是煤礦采掘時與煤同時采出的頂板、底板、夾矸等石片、礦層、泥沙的混合物，大多堆積如山，造成嚴重的環境影響。對煤矸石的綜合利用，目前報道大多用在發電、鋪路、參合水泥、制磚等領域。
發明內容
本發明的目的是提供一種以煤矸石為原料，在同一生產線上生產出多品種、多規格，好運輸，市場適應性好的系列化工產品的煤矸石利用新方法。
本發明的技術方案是從煤矸石中精選出煤系高嶺土，經粉磨與活化焙燒，生產出煅燒高嶺土；煅燒高嶺土與氫氧化鈉溶液混合加熱加壓攪拌，靜置分離生成氫氧化鋁稀液和硅酸鈉稠液；稀液結晶生成固態氫氧化鋁產品；稠液加氫氧化鈉再次加壓加溫攪拌，靜置后冷卻結晶生產出固態五水偏硅酸鈉，具體工藝包括生產煅燒高嶺土A、選礦、磨粉。對煤矸石進行選礦，選出Al2O3≥30％，Fe2O3≤1％的煤系高嶺巖，破碎磨粉，粒度達60-1250目。
B、脫炭、除雜、活化、焙燒。煤系高嶺巖含有8％左右的炭和其它有害雜質，最簡單有效的辦法就是焙燒脫炭，除雜，控制溫度即可活化，對精選磨細粉加1-5％的NaCl，混合后(或在磨粉時加入)入窯焙燒，溫度控制在600-1000℃，時間10分鐘-8小時。發生包括以下反應方程式的化學反應
經以上化學方法得到煅燒高嶺土。
雜質的反應機理復雜多變，不影響主導原理，不作介紹。
煅燒高嶺土與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁及硅酸鈉C、焙燒后的高嶺土粉與濃度為10-60％的NaOH溶液混合，重量混合比為1∶1～7。在壓力容器內對混合液進行加溫加壓攪拌。溫度控制在200-350℃，壓力控制在1-3MPa，時間為15-75分鐘，同時進行緩慢攪拌，得到硅酸鈉與氫氧化鋁混合液。化學反應包括下列化學方程式
D、按重量百分比向所述混合液中加入濃度為10-40的硫酸鋁0.5-2％攪拌2-10分鐘，再靜置0.5-1.5小時后稀液與稠液分離。
E、稀液為氫氧化鋁液，可利用余熱在飽和溫度下結晶，固液分離，烘干包裝產品。也可絡合提純乳化控制粒徑，改性生產超細改性級多種氫氧化鋁產品。
將氫氧化鋁結晶后所剩余的液體加入稠液硅酸鈉中，加溫成膠，形成產品，可直接出售。
硅酸鈉再與氫氧化鈉反應生成五水偏硅酸鈉F、向成為膠狀的硅酸鈉中加濃度為10-30％的NaOH液體，按重量比1∶0.5～2混合，加溫至50-300℃，0-2個氣壓下反應1-3小時，靜置0.5-2小時生成五水偏硅酸鈉溶液，化學反應方程式包括
將反應所得溶液放入冷卻結晶槽中冷卻結晶，破碎包裝為固態五水偏硅酸鈉產品。
本發明的優點是1、煤矸石來源廣泛。在煤礦地區有大量煤矸石產生。2、生產線不需特殊設備，常規化工設備即可，規模可大可小，隨意性強，適應性好。3、生產工藝清潔環保，無污染。4、由于對礦物超細粉碎，粒度小，反應速度快，壓力小，溫度低，造成成本低。5、產品多是固態，運輸包裝方便。6、產品純度高，并可在同一生產線上形成多品種，多規格產品，市場適應性很強。
圖1為利用煤矸石生產系列化工產品的生產工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明有的地區的煤矸石中含有大量煤系高嶺巖，山西、陜西、內蒙為主要地區，在這些地區煤矸石中80-90％都是煤系高嶺巖。高嶺石族礦物包括所有1∶1型八面體層狀硅酸鹽。煤系高嶺巖的高嶺石族礦物含量非常純，高達95％，成為我國特色的高嶺土礦床。其化學分子式為AL2O3.2SiO2.2H2O，相應的理論化學成份為SiO246.54％，AL2O339.5％，H2O13.96％，SiO2/AL2O3克分子比2∶1，我們平時講的煤矸石綜合利用，其核心就是煤系高嶺土的應用。
圖1所示生產工藝流程，利用煤矸石生產煅燒高嶺土，煅燒高嶺土又與氫氧化鈉在一定條件下反應得到硅酸鈉與氫氧化鋁，氫氧化鋁飽和結晶，形成固態，包裝為產品。硅酸鈉又與氫氧化鈉反應可生產出五水偏硅酸鈉。硅酸鈉也可作為產品直接出售。具體工藝過程如下生產煅燒高嶺土A、選礦、磨粉。對煤矸石進行選礦，選出Al2O3≥30％，Fe2O3≤1％的煤系高嶺巖，破碎磨粉，粒度達60-1250目。
B、脫炭、除雜、活化、焙燒。精選磨細粉加1-5％的NaCl，混合后(或在磨粉時加入)入窯焙燒，溫度控制在600-1000℃，時間10分鐘-8小時，得到煅燒高嶺土。
將煅燒高嶺土與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁及硅酸鈉C、焙燒后的高嶺土粉與濃度為10-60％的NaOH溶液混合，重量混合比為1∶1～7。在壓力容器內對混合液進行加溫加壓攪拌。溫度控制在200-350℃，壓力控制在1-3MPa，時間為15-75分鐘，同時進行緩慢攪拌，得到硅酸鈉與氫氧化鋁混合液。
D、按重量百分比向混合液中加入濃度為10-40％的硫酸鋁0.5-2％攪拌2-10分鐘，再靜置0.5-1.5小時后稀液與稠液分離。
E、稀液為氫氧化鋁液，可利用余熱在飽和溫度下結晶，固液分離，烘干包裝產品；將稀液氫氧化鋁結晶后所剩余液體加入稠液硅酸鈉中，加溫成膠，可作為產品出售。
硅酸鈉與氫氧化鈉反應生成五水偏硅酸鈉
F、向成為膠狀的硅酸鈉加濃度為10-30％的NaOH液體，按重量比1∶0.5-2混合，加溫至50-300℃，0-2個氣壓下反應1-3小時，靜置0.5-2小時生成五水偏硅酸鈉溶液，放入冷卻結晶槽中冷卻結晶，破碎包裝為固態五水偏硅酸鈉產品。
氫氧化鋁與偏硅酸鈉結晶時產生的水與殘留氫氧化鈉返回硅酸鈉加溫成膠，形成產品出售，不留廢水，形成本發明無廢水無殘渣新工藝。
氫氧化鋁在分離后可加絡合劑絡合提純，乳化控制粒徑，改性生產超細改性級多種氫氧化鋁產品。
氫氧化鋁煅燒后可生產各種氧化鋁產品。
對其他含鋁工業廢渣和天然礦物，也可用本發明的方法生產相應的系列化工產品。
權利要求
1.一種煤矸石利用新方法，其特征在于對煤矸石進行選礦，選出Al2O3≥30％，Fe2O3≤1％的煤系高嶺巖，破碎磨粉，粒度達60-1250目；對所述磨細粉加1-5％的NaCl，混合后入窯焙燒，溫度控制在600-1000℃，時間10分鐘-8小時，生產出煅燒高嶺土；
2.如權利要求2所述的煤矸石利用新方法，其特征在于將所獲得煅燒高嶺土粉與濃度為10-60％的NaOH溶液混合，重量混合比為1∶1～7，在壓力容器內對混合液進行加溫加壓攪拌，溫度控制在200-350℃，壓力控制在1-3MPa，時間為15-75分鐘，同時進行緩慢攪拌，得到硅酸鈉與氫氧化鈉混合液；按重量百分比向所述混合液中加濃度為10-40％的硫酸鋁0.5-2％，攪拌2-10分鐘，再靜置0.5-1.5小時，進行稀液與稠液分離；稀液氫氧化鋁液，利用余熱在飽和溫度下結晶，固液分離，烘干包裝產品；也可絡合提純乳化控制粒徑，改性生產超細改性級多種氫氧化鋁產品；將稀液的氫氧化鋁結晶后所剩余液體加入所述稠液硅酸鈉中，加溫成膠；
3.如權利要求2所述的煤矸石利用新方法，其特征在于向所述成為膠狀的硅酸鈉中加濃度為10-30％的氫氧化鈉液體，按重量比1∶0.5～2混合，加溫至50-300℃，0-2個氣壓下反應1-3小時，靜置0.5-2小時生成五水偏硅酸鈉溶液，放入冷卻結晶槽中冷卻結晶，破碎包裝為固態五水偏硅酸鈉產品。
全文摘要
本發明公開了一種煤矸石利用新方法。該方法可在同一條生產線上形成系列化工產品。從煤矸石中精選出煤系高嶺土，經粉磨與活化焙燒，生產煅燒高嶺土。煅燒高嶺土與氫氧化鈉加溫加壓攪拌反應，得到氫氧化鋁和硅酸鈉。氫氧化鋁結晶形成固態以便運輸。硅酸鈉可作為產品出售，也可加氫氧化鈉再次加溫加壓攪拌反應，靜置后冷卻結晶生產出固態五水偏硅酸鈉。本發明的生產原料煤矸石來源廣泛；產品多品種，多規格，純度高，多是固態，好運輸，市場適應性強；常規設備即可生產，規模可大可小，生產工藝清潔環保；由于生產中對礦物超細粉碎，粒度小，反應速度快，壓力小，溫度低，所以生產成本低。
文檔編號C01F7/00GK1673159SQ20051005201
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月28日 優先權日2005年2月28日
發明者郭長征 申請人:郭長征