用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法

文档序号:3463161阅读:568来源:国知局
专利名称:用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法
技术领域
本发明属于煤炭工业固体废弃物资源化利用、经化学加工制取新材料的方法。
背景技术
煤矸石是与煤体伴存的岩石,是煤在开采和洗选过程中的废弃物。我国煤矸石的积存量达到近30亿吨,每年递增1.5亿吨。废弃的煤矸石经过焙烧后具有活性,可用于生产煤矸石水泥、煤矸石砖、煤矸石砌块、煤矸石陶粒、卫生瓷砖、釉面砖等。但用于生产硅酸钠、硫酸铝及衍生产品超细硅酸钠、新型偏硅酸钠等未见报道,使煤矸石的利用不充分。

发明内容
本发明提供一种用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法,以使煤矸石得到进一步的利用。本发明采取的技术方案是包括下列步骤一、将煤矸石用锷式破碎机破碎,在500度~600度的温度下进行焙烧0.5小时后,除掉有机物,可使α-Al2O3转变为γ-Al2O3,以增加和硫酸的反应活性,降温至室温,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40%-60%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液,其反应式为
二、将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁待用,滤渣为二氧化硅,将该二氧化硅置于反应釜中与液碱浓度40%-60%的NaOH于压力0.7-0.8Mpa、温度120℃-160℃反应3-5小时,过滤得液体硅酸钠,调整浓度为45波美度待用,其反应式为
三、将制得的纯净硫酸铝溶液调整浓度为35波美度,向其中加入浓度为45波美度的液体硅酸钠进行中和反应,边反应边测PH值,当PH值达到9.7~10.0时,终止反应,生成硅酸铝沉淀,其反应式为(硅酸铝);将制得的硅酸铝沉淀经离心过滤、洗涤、干燥、粉碎得超细硅酸铝,直径小于等于1.5μm;三’、或将制得的浓度为45波美度的液体硅酸钠加氢氧化钠反应、结晶、离心分离、湿滤饼经干燥得到偏硅酸钠,其反应式如下。
煤矸石中含有二氧化硅和三氧化二铝,通过化学处理可分别制得硫酸铝和硅酸钠。将二者分别提纯后,按一定比例进行中和反应,即可合成其衍生产品超细硅酸铝。该产品与颜料配合广泛用于油漆、涂料、皮革、印染、油墨、造纸、塑料、橡胶等方面,尤其在涂料中使用可节省15-20%的钛白粉,并明显地改进了涂料的白度,干膜遮盖力、贮藏稳定性及耐候性。硅酸钠可制得的衍生产品偏硅酸钠。该产品是我国优先发展的无机化工产品之一。由于偏硅酸钠具有较好的性能,广泛应用于洗涤剂、陶瓷、水泥、耐火材料、电镀、涂料、造纸、纺织、皮毛加工、机械制造和建筑工程领域,市场前景较好,成为无机硅行业颇具发展潜力的新兴产品。
整个生产过程为绿色环保的化学生产过程,原料来源丰富,无毒、无害,生产过程不产生有害物质,对环境无污染,做到废弃物减量化、无害化、资源化利用,实现物尽其用,变废为宝。
具体实施例方式
实施例1包括下列步骤一、将煤矸石用锷式破碎机破碎,在500度的温度下进行焙烧0.5小时后,除掉有机物,可使α-Al2O3转变为γ-Al2O3,以增加和硫酸的反应活性,降温至室温,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液,其反应式为;二、将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁待用,滤渣为二氧化硅,将该二氧化硅置于反应釜中与液碱浓度40%的NaOH于压力0.7Mpa、温度120℃反应3小时,过滤得液体硅酸钠,调整浓度为45波美度待用,其反应式为。
实施例2包括下列步骤一、将煤矸石用锷式破碎机破碎,在550度的温度下进行焙烧0.5小时后,除掉有机物,可使α-Al2O3转变为γ-Al2O3,以增加和硫酸的反应活性,降温至室温,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度50%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液,其反应式为;二、将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁待用,滤渣为二氧化硅,将该二氧化硅置于反应釜中与液碱浓度50%的NaOH于压力0.75Mpa、温度140℃反应4小时,过滤得液体硅酸钠,调整浓度为45波美度待用,其反应式为。
实施例3包括下列步骤一、将煤矸石用锷式破碎机破碎,在600度的温度下进行焙烧0.5小时后,除掉有机物,可使α-Al2O3转变为γ-Al2O3,以增加和硫酸的反应活性,降温至室温,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度60%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液,其反应式为;二、将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁待用,滤渣为二氧化硅,将该二氧化硅置于反应釜中与液碱浓度60%的NaOH于压力0.8Mpa、温度160℃反应5小时,过滤得液体硅酸钠,调整浓度为45波美度待用,其反应式为。
实施例4将以上实施例中制得的纯净硫酸铝溶液调整浓度为35波美度,向其中加入浓度为45波美度的液体硅酸钠进行中和反应,边反应边测PH值,当PH值达到9.7~10.0时,终止反应,生成硅酸铝沉淀,其反应式为;将制得的硅酸铝沉淀经离心过滤、洗涤、干燥、粉碎得超细硅酸铝,直径小于等于1.5μm。
实施例5将以上实施例1、2、3中制得的浓度为45波美度的液体硅酸钠加氢氧化钠反应、结晶、离心分离、湿滤饼经干燥得到偏硅酸钠,其反应式如下。
权利要求
1.一种用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法,包括下列步骤一、将煤矸石用锷式破碎机破碎,在500度~600度的温度下进行焙烧0.5小时后,除掉有机物,可使α-Al2O3转变为γ-Al2O3,以增加和硫酸的反应活性,降温至室温,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40%-60%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液,其反应式为;二、将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁待用,滤渣为二氧化硅,将该二氧化硅置于反应釜中与液碱浓度40%-60%的NaOH于压力0.7-0.8Mpa、温度120℃-160℃反应3-5小时,过滤得液体硅酸钠,调整浓度为45波美度待用,其反应式为。
2.根据权利要求1所述的用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法,还包括三、将制得的纯净硫酸铝溶液调整浓度为35波美度,向其中加入浓度为45波美度的液体硅酸钠进行中和反应,边反应边测PH值,当PH值达到9.7~10.0时,终止反应,生成硅酸铝沉淀,其反应式为(硅酸铝);将制得的硅酸铝沉淀经离心过滤、洗涤、干燥、粉碎得超细硅酸铝,直径小于等于1.5μm。
3.根据权利要求1所述的用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法,还包括三’、将制得的浓度为45波美度的液体硅酸钠加氢氧化钠反应、结晶、离心分离、湿滤饼经干燥得到偏硅酸钠,其反应式如下。
全文摘要
本发明涉及一种用煤矸石制取硫酸铝、硅酸钠及其衍生产品的方法,属于煤炭工业固体废弃物资源化利用领域。将煤矸石用锷式破碎机破碎,焙烧除掉有机物,用球磨机粉碎,使80%通过200目筛,将煤矸石粉置于反应釜中和浓度40%-60%的硫酸进行反应,生成硫酸铝溶液;将生成的硫酸铝溶液过滤、送入精制罐中,加入硫化钡BaS除铁,将二氧化硅滤渣置于反应釜中与液碱于压力0.7-0.8Mpa、温度120℃-160℃反应3-5小时,过滤得液体硅酸钠。本发明生产过程不产生有害物质,对环境无污染,做到废弃物减量化、无害化、资源化利用,变废为宝。
文档编号C01B33/00GK1915829SQ20061001716
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年9月8日
发明者弗·普拉多诺夫, 龚毅华, 刘广清 申请人:刘希林
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