一种利用煤矸石制取结晶氯化铝的方法

<正>本发明公开了一种用煤矸石制取结晶氯化铝的方法,主要是将热活化后的煤矸石渣加浓盐酸低温结晶析出结晶氯化铝,结晶完成后的剩余结晶液在调节酸度后再次返回到酸浸过程。采用本发明技术,可以使煤矸石中的铝变为结晶氯化铝而抑制煤矸石中杂质铁等的析出。工艺简单,耗能少,单次结晶效率可达73%以上,且溶液中残留的氯化铝,经过几轮循环后,氯化铝的综合结晶效率可达90%以上,残留的结晶液可以返回到酸浸循环,实现盐酸的循环利用。     

粉磨酸浸-氯化氢通气结晶法提取粉煤灰中氧化铝

采用粉磨盐酸酸浸联合氯化氢通气结晶法从煤粉炉粉煤灰中提取氧化铝。首先,通过将煤粉炉粉煤灰机械粉磨活化后,用盐酸将灰中氧化铝浸出于酸浸液中;然后,采用向酸浸液通入氯化氢气体的方法,将溶液中铝离子结晶析出为六水氯化铝晶体,经过滤分离-洗涤除去杂质离子后得到纯净的六水氯化铝;最后,将所得六水氯化铝煅烧得到最终氧化铝产品。通过实验研究确定了该工艺的最佳条件,氧化铝提取率最高可达80.35%,纯度为99.29%,达到冶金级氧化铝一级标准[YS/T 803—2012(AO-1)]。     

煤矸石中杂质含量对堇青石多孔陶瓷烧结与性能的影响

通过不同酸浸处理时间控制煤矸石原料中的杂质含量,研究煤矸石原料中杂质含量对有机海绵浸渍法制备的多孔堇青石陶瓷烧结过程和性能的影响.通过X射线衍射分析和扫描电镜研究了烧结过程中的物相结构的演变及微观结构变化等特性.并考察了酸浸处理时间和烧结温度对多孔陶瓷样品的显气孔率和抗压强度影响.结果表明,使用酸浸处理后的煤矸石为原料制备的多孔堇青石陶瓷气孔率和抗压强度均显著增加,1200℃下,使用未经酸浸的煤矸石制备的多孔堇青石陶瓷,气孔率为73.69％,抗压强度为2.23 MPa;而酸浸处理8h后,陶瓷样品的气孔率保持在78.78％,抗压强度提高至3.33 MPa.讨论了酸浸处理对煤矸石原料中起烧结助剂作用的杂质含量的调控以及杂质含量对物相形成和陶瓷性能的影响规律.煤矸石原料中这些杂质的存在也降低了堇青石陶瓷的烧结温度.     

用煤矸石生产结晶三氯化铝

结晶三氯化铝,又名六水氯化铝。主要用于精密铸造的硬化剂、造纸施胶沉淀剂、净化水混凝剂等。工业生产多用铝灰或铝矾土与盐酸反应而制得。本文介绍以煤矸石为原料,制取结晶三氯化铝。     

煤矸石酸浸液初步脱铁的试验研究

以煤矸石在最优水平组合下得到的酸浸反应液为研究对象,分析其组分含量,结果表明:100g煤矸石酸浸得到的反应液中Al2O3、Fe2O3质量分别为29.82g、1.13g,其中铁含量不能满足工业用硫酸铝一级品要求。因此,本研究取100g煤矸石在酸浸条件最优的水平组合下反应得到的滤液,以煤矸石作为除铁物料进行初步脱铁,系统研究了反应温度、反应时间和煤矸石加量对脱铁的影响,以溶液中Fe2O3的最终含量为指标来考察各因素对除铁效果的影响,确定工艺条件。研究结果表明:反应温度为100℃、反应时间为4h,煤矸石加量为100g时,除铁率达到82.7%,此时溶液的铁含量达到了工业用硫酸铝一级品要求。研究成果具有较好的应用前景。     

活化煤矸石酸浸过程中金属离子的溶出

以HCl作为酸浸介质,考察热活化及碳酸钠助剂+热活化耦合活化两种活化方式下,煤矸石物料在酸浸过程中Al,Fe,Ca,Mg,K和Ti等金属离子的溶出活性,采用X射线衍射光谱(XRD)和红外光谱(IR)对活化前后的物料及酸浸渣进行矿物组成和微观结构表征,并根据金属在煤矸石中的矿物存在形态对金属离子的溶出活性进行解释.结果表明,在750℃热活化作用下,煤矸石中Al,Fe,Ca和Mg大量溶出,K的溶出率很低,Ti基本上不溶出;加碳酸钠助剂活化不仅有利于Al的溶出,同时滤液中金属离子K,Ti和Na也大量溶出,增加了滤液分离提纯和铝产品制备的难度.此外还研究了煤矸石热活化-酸浸工艺过程中金属离子的溶出规律,提出了酸浸预除杂的措施.     

电石渣制备轻质碳酸钙循环工艺条件的优化

通过实验研究了以电石渣为钙源制备轻质碳酸钙循环工艺的过程特性。该工艺条件优化结果如下:电石渣与氯化铵反应,除去杂质,CO2气体通入过滤后的滤液中,进行碳化反应;生成物过滤干燥后得到轻质碳酸钙;碳化后滤液循环使用。浸渍过程产生的挥发性氨及碳化尾气中的氨被水吸收后送入碳化工序,浸渍滤渣及碳酸钙产品洗水返回浸渍工序循环使用。对最佳工艺条件下制备的碳酸钙进行检测的结果表明,制得的样品完全达到工业沉淀碳酸钙行业标准HG/T 2226—2000中一等品的要求。     

煤矸石酸浸渣干法制备水玻璃的研究

煤矸石酸浸渣是提取酸溶物后的固体废弃物,主要化学成分是SiO2及少量的CaSO4和TiO2.本文以煤矸石酸浸渣为原料,通过酸浸液分离时的副产品Na2SO4和酸浸渣中SiO2物质的量比确定制备水玻璃模数,采用干法制备水玻璃,为了便于实验研究,以Na2CO3替代NaSO4,考察了制备温度、时间和冷却方式对水玻璃合成的影响,研究结果表明:按合成水玻璃模数1∶1配料,在1000℃下煅烧1h,采用水淬骤冷方式,硅的回收率接近80％;酸渣中的硫酸钙最终转化为偏硅酸钙,进一步与偏硅酸钠形成低共熔物,会造成钠和硅的损失,而钛的存在则有利于提高钠、硅的收率,同时消除钙、铁等杂质对水玻璃合成的影响.     

钛白废酸中亚铁结晶过程的实验研究

针对硫酸法钛白工艺中亚铁结晶效率低的问题,模拟实际生产过程建立了配酸冷却结晶实验装置,研究了结晶料液温度、熟化时间、过饱和度、杂质质量分数对结晶过程的影响。研究结果表明,实验范围内,不同熟化温度下熟化时间对结晶过程影响程度不同;在高温下延长熟化时间或者降低配酸质量分数,游离酸质量分数会降低,但滤酸中的杂质质量分数升高;返酸量越大,亚铁渣游离酸质量分数越低;杂质钛增加硫酸亚铁在溶液中的介稳区宽度。     

用纯橄岩制备硫酸镁的工艺研究

介绍了以纯橄岩为原料,采用酸浸法制备七水硫酸镁的工艺方法.研究并讨论了硫酸浓度、酸浸温度、酸浸时间、矿粉粒度、搅拌速度等因素对纯橄岩分解和七水硫酸镁制备的影响.具体制备方法及工艺条件:将纯橄岩在700 ℃煅烧4 h,用4 mol/L的硫酸溶液于100 ℃处理2 h,过滤,滤液经双氧水氧化,用氨水调pH=7.0～8.0,过滤除杂得到滤液,滤液经冷却结晶,在40～45 ℃烘干2 h后得粗硫酸镁晶体;粗硫酸镁晶体经重结晶,得高纯七水硫酸镁晶体.在此工艺条件下镁的浸出率可达97.86%,产品纯度为99.1%.产品符合HG/T 2680-1995工业七水硫酸镁的要求.     

淮南煤矸石酸浸脱杂的研究

本文探索了一种煤矸石脱杂的新方法，考察了煤矸石粒度、焙烧温度、浸出温度、浸出剂浓度和浸出时间等条件对脱杂效果的影响。结果表明，低温焙烧盐酸浸出能有效地提高煤矸石中杂质的活性并加以脱除。     

AlCl3–FeCl3–HCl–H2O体系的相平衡及相分离

为从含铝铁粉煤灰酸浸液中提取高纯AlCl3?6H2O,在温度20和30℃下采用等温溶解平衡法测定了H+浓度1.3 mol/L的AlCl3–FeCl3–HCl–H2O体系的相平衡数据,绘制了该体系的相图和密度?组成图,根据相图分析了酸浸液等温蒸发的路径。结果表明,20和30℃下该体系均属于简单共饱和体系,不产生复盐和固溶体。随温度升高,FeCl3的溶解度由43.59%增大至49.34%,AlCl3的溶解度约稳定在30.70%,且FeCl3?6H2O的结晶区减小、AlCl3?6H2O的结晶区相对增大。从模拟铝铁酸浸液中直接分离出了纯度为96.61%的AlCl3?6H2O。     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

AlCl3·6H2O在盐酸体系中的结晶行为

研究了AlCl₃·6H₂O在盐酸体系中的结晶行为,考察了铁、钙、镁、钾、钠等杂质对AlCl₃·6H₂O结晶行为的影响,并利用聚焦光束反射测量技术（FBRM）和颗粒录影显微镜（PVM）探讨了不同盐酸滴加速度下AlCl₃·6H₂O的结晶粒度分布及形貌。结果表明,AlCl₃·6H₂O的结晶量随着盐酸加入量的增加而增加,当浓盐酸加入量为AlCl₃饱和溶液体积的2.25倍时,25℃时的结晶效率可达到80%。溶液中Fe的存在可促进AlCl₃·6H₂O的结晶,在1.5 mol·kg^-1的AlCl₃溶液中,当铝铁摩尔比低于3：1时,得到的AlCl₃·6H₂O晶体中铁的含量小于0.1%。钾、钙、镁、钠等杂质对AlCl₃·6H₂O的结晶影响不大。盐酸添加速度影响AlCl₃·6H₂O的形貌,快的盐酸添加速度易使晶体发生团聚,颗粒粒径小,盐酸添加速度较慢时,可得到颗粒较大、形貌好的单晶。     

CaCl2-HCl-H2O体系中铁、镁、铝对 二水硫酸钙转晶过程影响研究

以CaCl2-HCl-H2O电解质溶液为转晶介质,在70 ℃、3.5 mol/kg氯化钙、0.5 mol/kg 盐酸的实验条件下,研究金属杂质Mg2+、Al3+、Fe3+对二水硫酸钙转半水硫酸钙的转晶时间、晶体形态变化的影响。以结晶水含量变化确定转晶时间,以晶体图片表征晶体形态的变化。结果表明：在该体系中,杂质离子促进转晶过程的进行。当Mg2+、Al3+质量分数超过0.01%后,转晶时间分别缩短至1.5、1.0 h左右后趋于稳定;当Fe3+质量分数超过0.001%后,转晶时间缩短至1.0 h左右后趋于稳定;杂质离子含量较低时,不同金属杂质离子对转晶过程促进作用的大小顺序为Al3+＞Fe3+＞Mg2+;晶体逐渐由片状变为针状,且维持针状形态。     

高铝粉煤灰脱硅液与煤矸石制备13X分子筛的工艺研究

以13X分子筛的低成本制备与煤基固废协同利用为目标,利用煤矸石与高铝粉煤灰碱法提铝过程中副产的脱硅液为原料,通过水热反应制备了13X分子筛,实现了两种固废资源的协同利用.考察了水热反应体系水钠比、硅铝比、晶化温度、搅拌速率等因素对合成产物晶型和比表面积的影响规律.通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等方法对产物结构和形貌的演化过程进行了表征分析.结果表明,在优化工艺为n(SiO2/Al2O3)=3.0,n(Na2O/SiO2)=1.9,n(H2O/Na2O)=60,室温下老化24 h,100 r·min-1下于95 ℃水热晶化8 h制备的13X分子筛比表面积为681.7 m2·g-1,相对结晶度94.59%.通过对水热反应过程分析,13X分子筛合成过程前期主要为煤矸石与脱硅液反应形成无定型凝胶,后期为凝胶相溶解和分子筛晶体的生长.     

含硝酸盐水盐体系降温过程研究

针对新疆硝酸盐矿开发过程中涉及到的水盐体系Na+//Cl-,SO42-,NO3- -H2O,研究了具有不同浓度特征的硝酸盐水盐体系在自然降温过程中液相组成及结晶规律的变化。研究表明：随着温度的降低,十水硫酸钠的结晶区扩大,复盐 Na2SO4·NaNO3·H2O和硫酸钠的结晶区缩小至消失,氯化钠、硝酸钠的结晶区变化不大;常温下处于不同盐类饱和状态下的溶液,降温过程中将出现不同的结晶路线;对于氯化钠、硝酸钠和 Na2SO4·NaNO3·H2O三盐共饱的卤水,随着温度的降低,三盐始终饱和并析出,但液相组成变化由3种盐的结晶速率共同决定。     

H8Nb22O59·8H2O离子筛制备及其对 钾离子高效分离特性研究*

使用硝酸溶液对高温固相合成的Rb8Nb22O59进行酸洗脱铷离子,制备了离子筛吸附剂H8Nb22O59·8H2O。借助X射线衍射（XRD）、热重分析（TG-DSC）、扫描电镜（SEM）,分别对Rb8Nb22O59和H8Nb22O59·8H2O进行表征。详细考察了吸附剂对钠离子、钾离子的交换性能,筛选出制备吸附剂前驱体Rb8Nb22O59的最优条件,即将五氧化二铌和碳酸铷混合后在1 200 ℃焙烧12 h。研究结果表明：在1 200 ℃焙烧12 h制备的前驱体Rb8Nb22O59与其酸洗后的离子筛H8Nb22O59·8H2O具有相似的结构,前驱体铷离子的酸洗洗脱率可达97%左右,而铌的溶损率极低,小于0.04%,具有很好的再生利用特性;在高浓度氯化钠溶液中（钠与钾物质的量比为500∶1）考察了H8Nb22O59·8H2O对钠离子和钾离子的吸附特性,在pH为2~8内,相对于钠离子,吸附剂H8Nb22O59·8H2O对钾离子具有较高的分配系数,分离因数高达43。焙烧时间6 h以上制备的前驱体Rb8Nb22O59,其酸洗后的离子筛H8Nb22O59·8H2O对钠离子和钾离子的分离因数基本不变。     

煤矸石除杂及碱融活化制取硅酸钠的实验研究

研究利用煤矸石中的硅元素制取硅酸钠,先将煤矸石粉在750 ℃下煅烧2 h,除去有机质并破坏了煤矸石中的高岭石等矿物的晶型结构,再将煅烧过的煤矸石粉在95 ℃、液固比（mL/g）为8∶1、质量分数为40%的硫酸中酸浸5 h,煤矸石煅烧粉中的铁和铝等金属杂质离子的总去除率为86.93%;还研究了碱融活化条件对硅元素溶出率的影响,获得了适宜的碱融活化条件：m（酸浸粉）∶m（碳酸钠）=1∶1.5、碱融温度为800 ℃、碱融时间为2 h。在此条件下,硅元素溶出率大于75%,最终获得了硅酸钠溶液。     

高铝粉煤灰碳酸钠焙烧与酸浸提铝的动力学

以内蒙古高铝粉煤灰(Al2O3/SiO2质量比1.24)为原料,采用Na2CO3焙烧活化-盐酸浸取法提铝,考察了焙烧温度、时间和碳酸钠/粉煤灰质量比的影响,对焙烧活化及酸浸提铝动力学进行研究,分析了提铝机理. 结果表明,高温活化条件下,粉煤灰中的莫来石及SiO2与Na2CO3反应生成NaAlSiO4, Al2O3和Na2SiO3,酸浸后铝浸出率超过94.99%;活化过程符合Crank-Ginstling-Braunshtein模型,表观活化能为117.06 kJ/mol,活化反应受固膜扩散控制.