专利名称：一种用煤矸石生产氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及铝的氧化物，具体属于一种用煤矸石生产氧化铝(Al2O3)的方法。
背景技术：
以高岭土和煤矸石为原料生产氧化铝的方法已有报道。如CN1035505C公开的一种生产氧化铝的方法，是将原料预先焙烧脱水后与硫酸铵烧结，用稀硫酸浸取，将矾液与氨气中和，水合物煅烧得氧化铝产品。CN1083023公开的酸析法生产氧化铝工艺，是将焙烧脱水后的矿物，用硫酸氢铵加入硫酸混合液即硫酸铵溶液浸取得铵明矾，通入氯化氢气体析出结晶氯化铝，热解后得氧化铝。CN1126177公开的盐析法生产氧化铝，该法是用盐酸溶液浸取后得氯化铝浸出液，在浸出液中加入结晶氯化铝和氯化氢气体进行盐析，盐析可以进行多次，最终可得普通粒度氧化铝和亚微米级氧化铝。CN1065255公开的盐酸联碱法生产氧化铝工艺，是盐酸浸取焙烧后的原料分离出碱式铝盐，焙烧后的氧化铝溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，加氢氧化铝晶种得氢氧化铝晶体，煅烧后得冶炼氧化铝。
以上方法存在对原料都有一定的要求，尤其是铁、钛等杂质含量比较高的原料，其生产成本较高，致使产品纯度下降。此外，酸法、酸析法以及盐析法所带来的环境污染问题也较为严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种以煤矸石为原料生产氧化铝的方法，该方法提取率高，工艺流程短，生产成本较低，符合环保要求。
本发明提供的一种以煤矸石为原料生产氧化铝的方法，将煤矸石粉碎，经高温焙烧后，用氢氧化钠溶液浸取，过滤残渣，滤液通二氧化碳使AL(OH)3沉淀，真空过滤，得Al(OH)3，再经高温脱水得Al2O3产品。具体生产方法包括如下步骤(1)将煤矸石破碎，按照Al2O3含量加入0.5-1倍的Na2CO3，经700℃-900℃焙烧30～90min，使Al2O3转化为铝酸盐的赋存形态；(2)将焙烧后的煤矸石与浓度为3-5％的氢氧化钠溶液以1∶8-10混合，在70℃-90℃浸取1-2次，每次20～60min，过滤，除去白炭黑；(3)在滤液中通入CO2，调节溶液的PH值，使Al(OH)3沉淀完全，过滤，烘干；(4)将烘干后的Al(OH)3放入高温炉中于200℃-400℃下焙烧30～90min，得Al2O3。
所述的步骤(1)中的焙烧温度优选为750-850℃。
所述的步骤(2)中每次浸取时间优选为20～40min。
所述的步骤(4)中焙烧温度优选为300℃。
与现有技术相比本发明的有益效果是所采用的制备方法可以避免现有方法存在的环境污染、制备过程复杂、产品纯度差、浸取率低等问题。主要特点有以下几个方面1.煤矸石的焙烧活化与成盐同步进行。这样使煤矸石的活性增强，由于铝酸盐的水溶性大于其氧化物的水溶性，因此使Al2O3的浸取率提高。
2.煤矸石中所含的铝盐用碱性溶液浸取，有效地抑制了Fe、Ti等杂质离子进入产品中，从而使Al2O3的的纯度提高。
3.焙烧所用的Na2CO3来自浸取液中。即当浸取液中的Na2CO3含量增多时，通入CO2析出Na2CO3结晶，经过滤后，Na2CO3用于焙盐过程，滤液作为浸取液又循环使用。
4.浸取Al2O3的残渣，其主要成份为SiO2，可作为橡胶生产的添加剂使用，使煤矸石的成份都能得到充分的利用。
5.整个工艺过程无废渣排放，无废水产生。从而开辟了一条符合清洁生产的工艺。
具体实施例方式
实施例1称取含Al2O3为32.8％的煤矸石100g，粉碎到80目，与30g Na2CO3混合，在高温炉800℃焙烧30min；称取焙烧后的煤矸石原料20g，与5％的氢氧化钠溶液以固液比1∶9混合；在75℃～80℃下浸取两次，每次浸取时间为40min，第一次浸取后，倒出上层的澄清液，再加入新的碱液进行第二次浸取，浸取完成后，将两次浸取液和残渣迅速抽滤，并用热水洗涤残渣3次；取出滤液，用CO2调节溶液的pH值，使其沉淀完全，然后真空抽滤，烘干；然后300℃下在马弗炉中焙烧60min，冷却、称量，计算氧化铝的浸取率(见表1)。
实施例2称取含Al2O3为32.8％的煤矸石100g，粉碎到80目，与30gNa2CO3混合，在高温炉800℃焙烧30min；称取焙烧后的煤矸石原料20g，与5％的氢氧化钠溶液以固液比1∶9混合；在75℃～80℃浸取两次，每次浸取时间为20min，第一次浸取后，倒出上层的澄清液，再加入新的碱液进行第二次浸取，浸取完成后，将两次浸取液和残渣迅速抽滤，并用热水洗涤残渣2次；取出滤液，通入CO2使其沉淀完全，抽滤并用大量水洗涤沉淀，烘干，300℃下在马弗炉中焙烧60min，冷却、称量，计算氧化铝的浸取率(见表1)。
表1 Al2O3浸取率
表2 本发明氧化铝的纯度分析(GB3286-82)
达到国标一级品指标要求。
权利要求
1.一种用煤矸石生产Al2O3的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将煤矸石破碎，按照Al2O3含量加入0.5-1倍的Na2CO3，经700℃-900℃焙烧30～90min，使Al2O3转化为铝酸盐的赋存形态；(2)将焙烧后的煤矸石与浓度为3-5％的氢氧化钠溶液以1∶8-10混合，在70℃-90℃浸取1-3次，每次浸取时间20～60min，过滤，除去白炭黑；(3)在滤液中通入CO2，调节溶液的PH值，使Al(OH)3沉淀完全，过滤，烘干；(4)将烘干后的Al(OH)3放入高温炉中于200℃-400℃下焙烧30～90min，得Al2O3。
2.根据权利要求1所述的用煤矸石生产Al2O3的方法，其特征是步骤(1)中的焙烧温度为750-850℃。
3.根据权利要求1所述的用煤矸石生产Al2O3的方法，其特征是步骤(2)中每次浸取时间为20～40min。
4.根据权利要求1所述的用煤矸石生产Al2O3的方法，其特征是步骤(4)中焙烧温度为300℃。
全文摘要
本发明涉及一种以煤矸石为原料生产氧化铝的方法，其特征在于将煤矸石粉碎，经高温焙烧后，用氢氧化钠溶液浸取，过滤残渣，滤液通二氧化碳使Al(OH)
文档编号C01F7/00GK1800022SQ20051004821
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者张智敏, 王自为, 任建国, 李军平, 郑养珍 申请人:山西大学