本發(fā)明涉及一種處理煤矸石提高鋁元素浸出率的方法，具體的涉及一種NaOH強(qiáng)堿液在常壓低溫下高效分解煤矸石鋁元素浸出率，便于回收有價元素鋁的方法。
背景技術(shù)：
煤矸石是在成煤過程中與煤共同沉積的有機(jī)化合物和無機(jī)化合物混合在一起的巖石，煤矸石的主要成分是Al2O3、SiO2，另外還含有數(shù)量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(鎵、釩、鈦、鈷)。煤矸石的利用途徑有制磚、發(fā)電、制作砌塊等建筑材料、代替黏土生產(chǎn)水泥、生產(chǎn)微米級多孔陶瓷、生產(chǎn)橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、生產(chǎn)莫來石和堇青石、煤矸石用于混凝土骨料、回填礦井采空區(qū)或做鋪路材料、煤矸石造氣、煤矸石生產(chǎn)肥料、改良土壤、煤矸石提取化工產(chǎn)品、生產(chǎn)新型工業(yè)填料(用于泡沫人造革、薄膜、橡膠工業(yè)制品和涂料等)、用作陶器原料和耐火材料、煤矸石山復(fù)墾綠化、煤矸石山自燃熱能利用。
國內(nèi)學(xué)者對煤矸石綜合利用研究方面做了不少研究工作，也取得了許多階段性的成果，相繼提出了鹽酸法、石灰石燒結(jié)法、堿石灰燒結(jié)法等幾種工藝流程，但是以上幾種方法因為能耗高、污染大等問題，在國內(nèi)均無工業(yè)化應(yīng)用。
目前，我國煤矸石的綜合利用正遭遇挑戰(zhàn)：一方面，煤矸石已是我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，煤矸石的堆積不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散發(fā)后會污染大氣和水源，造成嚴(yán)重的后果；另一方面，我國的氧化鋁需求持續(xù)增長，雖產(chǎn)量增加同樣較快，但還是有供需缺口，國內(nèi)的供需失衡狀況還是較為嚴(yán)重的，而這也造成我國多年來對氧化鋁一直有一定的進(jìn)口需求。因此，發(fā)展高效清潔的煤矸石處理新工藝，加大對煤矸石的綜合利用深度，對于推動環(huán)境保護(hù)、固體廢棄物綜合利用，緩解我國鋁資源緊缺有著非常重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要目的在于提供一種常壓低溫下堿法分解煤矸石提高元素鋁的浸出率的方法，該方法不需要高溫脫水焙燒，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時間短，不會產(chǎn)生污染物，且鋁元素的浸取率較高。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種常壓低溫堿法分解煤矸石提高鋁元素浸出率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
(1)配料：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％-70％的NaOH水溶液加入常壓反應(yīng)器，再加入煤矸石，NaOH與煤矸石的質(zhì)量比為(2.5-10.5)：1；
(2)反應(yīng)：將步驟(1)配置好的物料于40-120℃下反應(yīng)0.5-2h；
(3)過濾：將步驟(2)反應(yīng)得到的漿液在40-90℃下保溫過濾，采用40-90℃的水反復(fù)洗滌反應(yīng)渣相后，測試鋁元素的浸出率。
所述的煤矸石理為：小于3mm的塊狀或粉末狀的黑色固體煤矸石。
步驟2)所述的反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時間為1.5h。
步驟1)所述的NaOH溶液的濃度為60wt％。
步驟2)的反應(yīng)過程主要為：
Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH＝2NaAlO2+2Na2SiO3+5H2O
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：
(1)本發(fā)明提供的氫氧化鈉分解煤矸石的方法，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度為40-120℃，與傳統(tǒng)工藝相比，操作條件溫和，大大降低了反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力，操作簡單且綠色高效，能耗低，環(huán)境污染小。
(2)本發(fā)明獲得的鋁元素溶出率可高達(dá)60％以上。
具體實施方式
本發(fā)明用下列實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實施例。
實施例1
本實例采用的煤矸石樣品為山西大土河焦化有限公司的小于3mm塊狀或粉末狀黑色固體，將其以堆灰法、滾筒法混勻，在100℃下干燥24h后置于干燥器中保存；
(1)配料：將53.3mL水與80gNaOH一道加入常壓反應(yīng)器，NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％，并將10g煤矸石加入常壓反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；
(2)反應(yīng)：控制反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時間為90min，反應(yīng)攪拌速度為300r/min；
(3)過濾：將步驟(2)得到的反應(yīng)漿液在90℃下保溫過濾，采用90℃的去離子水反復(fù)洗滌反應(yīng)渣相，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)法測試，在此條件下可得到鋁元素的浸出率約為66.72％。
實施例2
本實例采用的煤矸石樣品為山西大土河焦化有限公司的小于3mm塊狀或粉末狀黑色固體，將其以堆灰法、滾筒法混勻，在100℃下干燥24h后置于干燥器中保存；
(1)配料：將55mL水與55gNaOH一道加入常壓反應(yīng)器，NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％，并將10g煤矸石加入常壓反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)；
(2)反應(yīng)：控制反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時間為60min，反應(yīng)攪拌速度為300r/min；
(3)過濾：將步驟(2)得到的反應(yīng)漿液在80℃下保溫過濾，采用80℃的去離子水反復(fù)洗滌反應(yīng)渣相，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)法測試，在此條件下可得到鋁元素的浸出率約為48.73％。