專利名稱：一種利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，屬于煤系固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國是一個以煤炭為主要能源的發(fā)展中國家，在一次能源消耗中，煤炭占70%以上，所占比重高出世界平均水平的一倍以上，并且在今后相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，中國的能源結(jié)構(gòu)仍是以煤炭為主。煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進過程中的掘進矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是ai2O3、 SiO2，另外還含有數(shù)量不等的i^e203、Ca0、Mg0、N￡i20、K20、P205、S03和微量稀有元素(鎵、釩、鈦、 鈷)。其排放量相當(dāng)于當(dāng)年煤炭產(chǎn)量的10%左右，目前已累計堆存45億噸，占地約12萬公頃，是目前我國排放量最大的工礦業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地， 影響生態(tài)環(huán)境，矸石淋溶水將污染周圍土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發(fā)生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環(huán)境，影響礦區(qū)居民的身體健康。隨著國家環(huán)保執(zhí)法力度的不斷加大，人們對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，解決煤矸石污染環(huán)境問題顯得越來越突出，自60年代起，很多國家開始重視煤矸石的處理和利用，其利用途徑概括起來主要有以下幾種(1)回收煤炭和黃鐵礦，殘余物用作建筑材料；(2)用于發(fā)電主要用洗中煤和洗矸混燒發(fā)電，混合物發(fā)熱量每kg約2000大卡，爐渣可生產(chǎn)爐渣磚和爐渣水泥；(3)制造建筑材料代替粘土作為制磚原料，利用煤矸石本身的熱值，節(jié)約煤炭；(4)代替粘土組分生產(chǎn)普通水泥，燒結(jié)輕骨料；(5)煤矸石還可用于生產(chǎn)低熱值煤氣，制造陶瓷，制作土壤改良劑，或用于鋪路、井下充填、地面充填造地等。硫酸鋁是十分重要的基礎(chǔ)工業(yè)原料，廣泛用作凈水劑、造紙施膠劑、食品添加劑、 石油裂解催化劑等行業(yè)，影響其質(zhì)量的主要因素是鐵含量，目前我國硫酸鋁的生產(chǎn)主要以鋁土礦為主，常用的工藝是高溫高壓高酸量，該法生產(chǎn)的硫酸鋁鐵含量高，需要用化學(xué)沉淀、萃取等方法進行脫鐵處理，生產(chǎn)流程長，同時會產(chǎn)生二次污染，高品質(zhì)的硫酸鋁則需采用鋁粉、氫氧化鋁或氧化鋁與酸反應(yīng)制備，成本較高。如專利CN1412115提供了一種用鋁礬土和硫酸在加壓反應(yīng)釜內(nèi)高溫反應(yīng)生成硫酸鋁，該方法鋁礬土粉為-150目，用夾套加熱來控制反應(yīng)液溫度在150°C 165°C，硫酸濃度為20% 25%;專利CN1153141用鋁礬士或鋁礦粉或礬渣等含鋁物質(zhì)與硫酸在反應(yīng)器中反應(yīng)制取液體硫酸鋁；專利CN1153141用鋁礬士或鋁礦粉或礬渣等含鋁物質(zhì)與硫酸在反應(yīng)器反應(yīng)制取液體硫酸鋁，重量百分比35% 55%三氧化二鋁的含鋁物質(zhì)與濃硫酸的重量百分比為98% 105%。但國內(nèi)的鋁土礦資源并不豐富，并且礦石類型主要以高硅、高鐵、 低鋁硅比和一水硬鋁石為主，與澳大利亞、幾內(nèi)亞、牙買加等國家易溶的三水鋁石型鋁土礦相比，加工成本沒有優(yōu)勢，即使這樣我國具有開采、利用價值的鋁土礦資源在未來6 7年內(nèi)面臨枯竭。因此尋找新的氧化鋁資源是中國鋁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。煤系固廢中含有的20%以上的氧化鋁，是一種最具潛力的氧化鋁資源。聚合硫酸鋁鐵兼有鋁鹽類和鐵鹽類絮凝劑的特性，在水處理過程中具有絮凝體形成速度快，絮團密度大，沉降速度快等特點，具有優(yōu)良的凈水性能和廣泛的應(yīng)用范圍，目前公開報道專利未涉及以煤矸石為原料生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵的方法，如專利CN101973586A用鋁礦洗選尾礦制備聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于利用巖溶堆積型鋁礦或其它鋁礦的洗選尾礦或/和硫鐵礦制取硫酸的高鐵燒渣鐵粉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和硫酸鐵水溶液， 再加入堿化劑聚合生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵；專利CN1337356復(fù)合凈水劑聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)工藝，采用硫酸廠生產(chǎn)硫酸后的含氧化鐵廢渣為原料，按照化學(xué)計量，將水、礦渣、硫酸依次加入反應(yīng)釜內(nèi)進行反應(yīng)，然后加入同等量的水進行稀釋，稀釋后的反應(yīng)物排入沉降槽，加入少量的絮凝劑自然沉降，固液分離，再將上述清液打入聚合容器，加入H2A與清液快速氧化聚合，即得聚合硫酸鋁鐵成品液；專利CN1672821工業(yè)廢硫酸與粉煤灰合成處理方法，其特征在于工業(yè)廢硫酸與粉煤灰、助溶劑進行混合、加熱處理，得酸性溶液和酸處理粉煤灰。將酸性溶液濃縮處理后，溶液中的硫酸鹽在不同的條件下結(jié)晶析出。將提取硫酸鹽后的含酸溶液與富含鐵或鋁的廢棄物加熱處理，得到聚硫酸鋁鐵混凝劑。
煤矸石中氧化鋁含量與煤的形成過程、周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般氧化鋁含量在20%左右，我國南方地區(qū)的偏低，北方如內(nèi)蒙、山西等地含量則高達40%左右，是我國未來最為保貴的鋁資源，為此，許多研究人員做了大量的研究工作，獲得了具有創(chuàng)新性的成果，如專利 CN1048687 一種用煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁的方法，將煤矸石進行焙燒，粉碎成粉狀，按濃流酸比煤矸石粉為1比2. 5，濃硫酸稀釋成16 ISBe的稀酸加入煤矸石粉中，在120 140°C，2 2. 5kg / cm2條件下反應(yīng)1. 2 2小時，經(jīng)沉淀去渣，產(chǎn)品質(zhì)量符合HGl - 32 - 77粗制二級標準要求；專利CN1072657 —種用煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁的方法，將煤矸石粉碎成粉狀，不經(jīng)焙燒，直接與濃度為40 70% (重量)的硫酸在反應(yīng)器中混合，攪拌，通蒸氣升溫使反應(yīng)器壓力為3.5 ^g / cm2，反應(yīng)4 6小時，經(jīng)沉降去渣，濃縮結(jié)晶，得白色塊狀固體，產(chǎn)品質(zhì)量符合HCl - 32 - 77精制一級標準；專利CN1174172是一種用煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁的方法，經(jīng)過對煤矸石破碎焙燒、出爐冷卻、浸出、沉淀、過濾、中和、再過濾、濃縮、結(jié)晶等工藝過程得產(chǎn)品硫酸鋁；專利CN1915^9是一種用煤矸石制取硫酸鋁、硅酸鈉及其衍生產(chǎn)品的方法，將煤矸石用鍔式破碎機破碎，焙燒除掉有機物，用球磨機粉碎，使80%通過200目篩，將煤矸石粉置于反應(yīng)釜中和濃度40% 60%的硫酸進行反應(yīng)，生成硫酸鋁溶液；將生成的硫酸鋁溶液過濾、送入精制罐中，加入硫化鋇BaS除鐵；專利CN1392109是綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝，電廠廢料粉煤灰為制鋁原料，經(jīng)破碎、煅燒、浸取、過濾、脫硅、碳分等工序生產(chǎn)氧化鋁。這些專利中，存在著煤矸石粉磨粒度過細、使用酸濃度高、高溫高壓、 鋁收率低和產(chǎn)品質(zhì)量等級低等問題。經(jīng)文獻檢索，未見采用煤矸石酸法同時生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的公開報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用煤矸石酸法常壓同時生產(chǎn)低鐵硫酸鐵鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，為硫酸鋁、鐵系列產(chǎn)品開辟了新的原料資源，能實現(xiàn)煤矸石有效高附加值綜合利用。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的方法是采用適宜的煅燒溫度，對煤矸石進行活化，直接采用活化煤矸石中和游離酸，調(diào)酸浸液PH至3. 5 3. 7生產(chǎn)低鐵硫酸鋁，氧化劑選用30% 濃度的雙氧水；當(dāng)除鐵渣用量是酸浸量的150%或除鐵液中鋁鐵質(zhì)量比<160時，脫鐵渣用于制備聚合硫酸鋁鐵。一種利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，其基本生產(chǎn)工藝步驟包括如下
(1)選用含Al2O3彡25wt%、總鐵彡12wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過 5mm的方孔篩；
(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在750 850°C下，煅燒30 60 分鐘，然后粉磨至過60目篩余量< 10% ;(煅燒溫度依據(jù)原料煤矸石中總鐵含量確定，當(dāng)含鐵量高時選擇低溫活化，含鐵量低時，選擇高溫活化)
(3)按煤矸石活化渣量與酸液固比為3 4:1進行酸浸反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90 95°C， 反應(yīng)時間3 4h后過濾；
(4)在溫度為90 95°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 5 2. 7時，加入雙氧水，繼續(xù)反應(yīng)，將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價，直到PH值達到3. 5 3. 7時，停止加入活化渣，產(chǎn)物過濾后得到低鐵硫酸鋁溶液和脫鐵渣。所述步驟(2)中的酸為硫酸，濃度為15 25wt%。所述步驟(4)中的雙氧水濃度為30wt%。所述步驟(4)中得到的脫鐵渣可以返回步驟(3)循環(huán)使用用于制備酸浸液，當(dāng)所述步驟(4)中得到的酸浸液脫鐵活化渣用量是酸浸用量的150襯％或脫鐵液中鋁鐵(Al2O3 Fe)質(zhì)量比< 160時，制備低鐵硫酸鋁鐵的循環(huán)終止，脫鐵渣用于制備聚合硫酸鋁鐵，加酸量、液固比和反應(yīng)操作條件與酸浸反應(yīng)相同，過濾后得到的反應(yīng)液游離酸中和仍采用活化渣，不斷加入活化渣直到反應(yīng)液PH值為1 2，得到聚合硫酸鋁鐵溶液。本發(fā)明中所述液固比的單位均為L/g。本發(fā)明的發(fā)明人對利用煤矸石制備低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的生產(chǎn)過程從理論上進行了深入研究。煤矸石經(jīng)活化后，以粘土質(zhì)形式存在的氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定型結(jié)構(gòu)的氧化鋁，具有良好的反應(yīng)性能，在酸反應(yīng)過程中以硫酸鋁形式溶出，其它可溶性硫酸鹽主要是鐵鹽，二價和三價的比值接近1:1。在酸浸過濾液中加入新鮮煤矸石，殘余游離酸首先與煤矸石中的活性物質(zhì)進行反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，溶液PH逐漸升高，當(dāng)反應(yīng)液的PH值> 2. 5時，三價鐵離子開始水解，形成凝膠，二價鐵仍以離子形式存在于溶液中，此時加入雙氧水，將二價鐵氧化成三價鐵，隨著反應(yīng)時間和PH的增加，鐵凝膠進行水解，形成水合!^e2O3沉淀，過慮除去水解鐵，即得低鐵硫酸鋁溶液，脫鐵渣則循環(huán)使用；當(dāng)脫鐵渣用量超過酸浸量的150%或脫鐵液鋁鐵比< 160時，脫鐵渣用于生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵，中和游離酸時控制PH ^ 2，過濾前加雙氧水將二價鐵氧化成三價鐵，其渣則返回酸浸用于生產(chǎn)低鐵硫酸鋁，所述具體反應(yīng)式如下
酸浸反應(yīng)
A1203+3H2S04 =Al2 (SO4) 3+3H20 Fe0+H2S04=FeS04+H20Fe203+3H2S04=Fe2 (SO4) 3+3H20 除鐵反應(yīng)
A1203+3H2S04=A12 (SO4) 3+3H20 Fe+3+2H20 —Fe (OH) 3+H. Fe+2+
"-Fe+3+
°
2Fe (OH) 3=Fe203 . η H2O I + (3 — η ) H2O 聚合硫酸鋁鐵
η Al2(SO4)3 +m Fe2 (SO4) 3 = 2 ( η Al · m Fe) · 3( η +m ) SO4 本發(fā)明所用的設(shè)備均為現(xiàn)有的公知設(shè)備。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和積極效果
1、煅燒煤矸石溫度選擇為750 850°C，滿足沸騰循環(huán)流化床的操作條件，熱量用于發(fā)電和生產(chǎn)蒸汽，供給系統(tǒng)自用，同時煤矸石燒渣活性好，無欠燒和過燒現(xiàn)象。2、活化時不加助劑，減少了反應(yīng)耗熱，有利于回收煤矸石熱量。3、與高鋁低鐵煤矸石酸法生產(chǎn)硫酸鋁相比，對煤矸石品質(zhì)要求不高，原料選擇范圍寬。4、工藝選擇合理，原料中鋁鐵元素能得到充分利用，可同時獲得兩個產(chǎn)品。5、酸浸殘渣中其它有價元素得到富集，有利回收利用。6、本發(fā)明生產(chǎn)的低鐵硫酸鋁鋁鐵(Al2O3 =Fe)比可達160以上，能滿足造紙及水處理硫酸鋁技術(shù)標準優(yōu)級品的質(zhì)量要求；鐵在生產(chǎn)低鐵硫酸鋁時通過脫鐵得以富集，當(dāng)富集鐵后的脫鐵渣不能用于生產(chǎn)低鐵硫酸鋁時，則酸浸制備聚合硫酸鋁鐵。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。具體實施方法
實施例1 利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的制備步驟
(1)選用IOkg含Al2O335. 57wt%、總鐵2. 32wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過0. 5mm的方孔篩；
(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在850°C下，煅燒30分鐘，然后粉磨至過60目篩余量< 10%;
(3)按煤矸石活化渣量與酸按液固比為41進行酸浸反應(yīng)，硫酸濃度為25wt%，反應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)時間4h后過濾；
(4)在溫度為90°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 5時，加入濃度為30wt%的雙氧水，繼續(xù)反應(yīng)，將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價，直到PH值達到3. 7時，停止加入活化渣，過濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得鋁鐵比為189的低鐵18硫酸鋁741. 2g，以酸浸活化渣比，收率為107. 00%。所述步驟(4)中得到的脫鐵渣可以返回步驟(3)循環(huán)使用用于制備酸浸液，當(dāng)循環(huán)至11次時，脫鐵用活化渣用量為1470g，生產(chǎn)低鐵硫酸鋁的循環(huán)操作終止，脫鐵渣加硫酸含量為25wt%的溶液5500g繼續(xù)酸浸反應(yīng)，操作條件同酸浸，酸浸液用IOOOg活化渣中和游離酸，直到PH值為1. 0，反應(yīng)終止，濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得聚合硫酸鋁鐵，經(jīng)測定，其鋁鐵 (Al2O3 =Fe2O3)比為6. 2。中和渣則繼續(xù)用于酸浸生產(chǎn)低鐵硫酸鋁。
實施例2 利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的制備步驟
(1)選用IOkg含Al2O333. 42wt%、總鐵6. 17wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過0. 5mm的方孔篩；
(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在820°C下，煅燒30分鐘，然后粉磨至過60目篩余量< 10%;
(3)按煤矸石活化渣量與酸按液固比為31進行酸浸反應(yīng)，硫酸濃度為15wt%，反應(yīng)溫度為95°C，反應(yīng)時間3. 5h后過濾；
(4)在溫度為95°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 7時，加入濃度為30wt%的雙氧水，繼續(xù)反應(yīng)，將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價，直到PH值達到3. 6時，停止加入活化渣，過濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得鋁鐵比為177的低鐵18硫酸鋁706. 2g，以酸浸活化渣比，收率為108. 52%。所述步驟(4)中得到的脫鐵渣可以返回步驟(3)循環(huán)使用用于制備酸浸液，當(dāng)循環(huán)至5次時，脫鐵用活化渣用量為1492g，生產(chǎn)低鐵硫酸鋁的循環(huán)操作終止，脫鐵渣加硫酸含量為25wt%的溶液5500g繼續(xù)酸浸反應(yīng)，操作條件同酸浸，酸浸液用IOOOg活化渣中和游離酸，直到PH值為1. 5，反應(yīng)終止，濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得聚合硫酸鋁鐵，經(jīng)測定，其鋁鐵 (Al2O3 =Fe2O3)比為3. 4。中和渣則繼續(xù)用于酸浸生產(chǎn)低鐵硫酸鋁。實施例3 利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的制備步驟
(1)選用IOkg含Al2O325wt%、總鐵12wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過 0. 5mm的方孔篩；
(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在750°C下，煅燒30分鐘，然后粉磨至過60目篩余量< 10%;
(3)按煤矸石活化渣量與酸按液固比為3.5 1進行酸浸反應(yīng)，硫酸濃度為20wt%，反應(yīng)溫度為93°C，反應(yīng)時間池后過濾；
(4)在溫度為93°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 6時，加入濃度為30wt%的雙氧水，繼續(xù)反應(yīng)，將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價，直到PH值達到3. 5時，停止加入活化渣，過濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得鋁鐵比為162的低鐵18硫酸鋁490. 3g，以酸浸活化渣比，收率為100. 70%。所述步驟(4)中得到的脫鐵渣可以返回步驟(3)循環(huán)使用用于制備酸浸液，當(dāng)循環(huán)至2次時，脫鐵用活化渣用量為1435g，生產(chǎn)低鐵硫酸鋁的循環(huán)操作終止，脫鐵渣加硫酸含量為25wt%的溶液M64g繼續(xù)酸浸反應(yīng)，操作條件同酸浸，酸浸液用IOOOg活化渣中和游離酸，直到PH值為1. 2，反應(yīng)終止，濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得聚合硫酸鋁鐵，經(jīng)測定，其鋁鐵 (Al2O3 =Fe2O3)比為3. 2。中和渣則繼續(xù)用于酸浸生產(chǎn)低鐵硫酸鋁。實施例4 利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的制備步驟
(1)選用IOkg含Al2O325wt%、總鐵12wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過 0. 5mm的方孔篩；
(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在750°C下，煅燒30分鐘，然后粉磨至過60目篩余量< 10%;
(3)按煤矸石活化渣量與酸按液固比為3.5 1進行酸浸反應(yīng)，硫酸濃度為20wt%，反應(yīng)溫度為94°C，反應(yīng)時間4h后過濾；(4)在溫度為94°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 6時，加入濃度為30wt%的雙氧水繼續(xù)反應(yīng)，其反應(yīng)終了時的PH為3. 74，過濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得鋁鐵比為162的低鐵18硫酸鋁490. 3g，以酸浸活化渣比，收率為100. 70%。脫鐵渣加硫酸含量為25wt%的溶液5505g繼續(xù)酸浸反應(yīng)，操作條件同酸浸，酸浸液用IOOOg活化渣中和游離酸，直到PH值為2.0，反應(yīng)終止，濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶，得聚合硫酸鋁鐵，經(jīng)測定，其鋁鐵(Al2O3 =Fe2O3)比為2。中和渣則繼續(xù)用于酸浸生產(chǎn)低鐵硫酸鋁。
權(quán)利要求
1.一種利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于具體制備步驟包括如下(1)選用含Al2O3彡25wt%、總鐵彡12wt%的煤矸石為原料，將其破碎后要求全部通過 0. 5mm的方孔篩；(2)對破碎的煤矸石原料進行活化處理，將煤矸石原料在750 850°C下，煅燒30分鐘， 然后粉磨至過60目篩余量< 10wt%;(3)按煤矸石活化渣量與酸按液固比為3 4 1進行酸浸反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90 95°C， 反應(yīng)時間3 4h后過濾；(4)在溫度為90 95°C的條件下，將步驟(3)過濾酸浸液在不斷攪拌的狀態(tài)下加活化渣脫鐵，反應(yīng)過程中當(dāng)反應(yīng)液PH值達到2. 5 2. 7時，加入雙氧水，繼續(xù)反應(yīng)，將二價鐵離子轉(zhuǎn)化為三價，直到PH值達到3. 5 3. 7時，停止加入活化渣，產(chǎn)物過濾后得到低鐵硫酸鋁溶液和脫鐵渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所述步驟(4)中得到的脫鐵渣可以返回步驟(3)循環(huán)使用用于制備酸浸液，當(dāng)所述步驟(4)中得到的酸浸液脫鐵活化渣用量是酸浸用量的150襯％或脫鐵液中鋁鐵質(zhì)量比 < 160時，制備低鐵硫酸鋁鐵的循環(huán)終止，脫鐵渣用于制備聚合硫酸鋁鐵，加酸量、液固比和反應(yīng)操作條件與酸浸反應(yīng)相同，過濾后得到的反應(yīng)液游離酸中和仍采用活化渣，不斷加入活化渣直到反應(yīng)液PH值為1 2，得到聚合硫酸鋁鐵溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所述步驟(2)中的為硫酸，濃度為15 25wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法，其特征在于所述步驟(4)中的雙氧水濃度為30wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用煤矸石生產(chǎn)低鐵硫酸鋁和聚合硫酸鋁鐵的方法。該方法是通過煤矸的粉磨、煅燒、酸浸，制備酸浸液，酸浸液用活化渣中和游離酸，用雙氧水氧化二價鐵離子，調(diào)PH值至3.5～3.8除鐵，制備鋁鐵比≥160的低鐵硫酸鋁，脫鐵渣循環(huán)使用。當(dāng)脫鐵渣酸浸液中和用活化渣量大于第一次酸浸用渣量的150%或中和除鐵液的鋁鐵比＜160時，脫鐵渣返回酸浸，用活化渣中和游離酸至PH＜2，生產(chǎn)聚合硫酸鋁鐵，中和渣則返回酸浸生產(chǎn)低鐵硫酸鋁，重復(fù)上述操作。這種方法具有原料煤矸石適應(yīng)范圍寬，有價元素綜合利用率高，工藝簡單、煤矸石能源利用合理等特點。
文檔編號C01F7/76GK102515234SQ20111041520
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者夏舉佩, 張召述, 谷立軒 申請人:昆明理工大學(xué)