准格尔矿区煤矸石提取氧化铝及硅胶工艺技术研究

摘要

煤矸石是煤矿开采过程中排放的固体废弃物,我国目前堆积的煤矸石约40亿吨。这些煤矸石大量堆积不仅占用土地资源、污染环境,而且造成地下水的污染以及煤矸石山滑坡坍塌发生地质灾害,严重威胁人类的生存环境;另外,我国铝土矿资源短缺和对氧化铝需求量的增大之间的矛盾日益加剧,而煤矸石中含有大量的氧化铝及二氧化硅资源,因此,本文开展对煤矸石提取氧化铝及硅胶技术的研究具有重要的理论意义,对推进社会可持续发展具有重要现实意义。
　　本文以内蒙古准格尔矿区煤矸石为研究对象,通过电子探针、化学分析及X射线衍射等分析方法,确定了煤矸石的化学组成及矿物成分。在此基础上利用水酸联合分步溶出法从煤矸石中提取氧化铝联产硅胶,对影响氧化铝浸取率的关键工艺参数(包括焙烧活化、浸取、硅铝分离和助剂回收等)进行了研究分析,并得出以下结论:
　　1、煤矸石的化学成分主要由SiO2和Al2O3组成,含量超过80％,矿物主要为高岭石、长石、伊利石及石英等。
　　2、水酸联合分步法溶出氧化铝及硅胶的基本工艺步骤为焙烧活化、熟料水浸、水浸滤渣酸浸、硅铝分离、除盐、热解和除铁、脱硅等环节,此工艺流过程简单,活化中温度低,能耗小。通过此工艺过程可以将煤矸石中93%以上的氢氧化铝和二氧化硅分离提取出来。
　　3、从煤矸石中提取氧化铝最佳活化助剂为氢氧化钠。煤矸石活化的最佳参数为,煤矸石与氢氧化钠的配比为1:1.4,活化温度为840℃,活化时间20min,
　　4、从煤矸石中提取氧化铝最佳浸取剂为水和盐酸。工艺采用水酸联合分步溶出,先水浸后酸浸。水浸最佳参数为,水与烧结熟料的固液比1/16,浸取温度为常温,浸取时间10min;酸浸最佳参数为,酸浓度6mol/L,水浸残渣与酸的固液比为1/6,浸取温度100℃,浸取时间30min。水浸浸取率为40.72%,酸浸浸取率52.65%。
　　5、该工艺过程中氢氧化钠、碳酸钠、水、HCl等80%以上的原料可实现回收并有效的内循环利用,减少了废物的排放、提高了原料的利用率、降低了成本,实现了发展循环经济,节约了资源。
　　6、水酸联合法从煤矸石中提取1t氧化铝,同时可生成1.12t硅胶,所得利润1265.6元,总能耗75.4×106KJ,其中蒸发水能耗为61.24×106KJ,所占总能耗81.2%。
　　利用本工艺技术对煤矸石进行综合利用可将煤矸石中80%以上的成分分离提取出来,生产出高附加值产品,残渣量小于原料煤矸石的10%,不产生二次污染,且可取得良好的经济效益,为煤矸石高附加值利用提供了可靠的工艺技术参数,具有重要的实际应用价值。

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第一章 绪 论

1.1选题背景及研究的意义

1.2国内外研究现状

1.3拟研究解决的问题及研究的主要内容及技术路线

1.4完成工作量

第二章 煤矸石的分类

2.1煤矸石分类的意义

2.2按照煤矸石的特征

2.3按照煤矸石的来源

2.4按照煤矸石的资源化利用

第三章 样品的加工与物化特性分析

3.1样品的来源与加工

3.2样品的物理化学特性分析

第四章 煤矸石提取氧化铝及硅胶工艺技术研究

4.1工艺技术研究中实验所需仪器

4.2工艺技术研究实验原理

4.3工艺技术流程实验结果讨论

4.4工艺流程及说明

第五章 工艺技术研究可行性分析

5.1经济可行性

5.2技术可行性分析评价

5.3环境及社会意义

结论及建议

一、结论

二、建议

参考文献

致谢