煤矸石提取铝的优化条件探讨

煤矸石提取铝的优化条件探讨摘要：本论文采用呼伦贝尔五九煤矿中煤矸石为材料研究了酸浸法从煤矸石中浸取氧化铝的最佳条件：矸石粒度0.15mm，煅烧温度700℃，煅烧时间3h，硫酸质量分数15%，浸取温度100℃，浸取时间3h为最佳浸出条件。关键词：煤矸石氧化铝酸法浸取一、引言煤矸石是煤矿生产过程中的垃圾，给生态环境带来很多负面影响，煤矸石合理开发回收利用，不仅能减轻环境负担，而且使得废品变为财富，既可以缓解我国耕地紧缺的现状，又可以使煤矸石变成可以利用的资源。煤矸石的化学成分及含量如下表1：可见煤矸石中存在着大量的铝元素，氧化铝的含量占到25%左右，是一种可以利用的资源。因此，本文从实验的角度出发分析了煤矸石铝产品的有效浸取条件。二、实验部分1.实验药品及器材质量分数为98%的浓硫酸，200g/L六亚甲基四胺溶液，0.02mol/LZnSO4·7H2O溶液，0.02mol/L乙二胺四乙酸（EDTA），醋酸-醋酸钠缓冲溶液，1：1氨水缓冲溶液，2.0g/L二甲酚橙指示剂，200g/LNH4F溶液，200g/LNaOH溶液，马弗炉，酸度计，电子天平，锤子，玻璃棒，水浴锅，酒精灯。2.实验步骤将煤矸石碾碎后，准确称取5g相对应粒径的筛下物，在一定温度下煅烧相应的时间，分别按不同液固比加入足量不同质量分数的硫酸，玻璃棒在不同浸取温度及不同浸取时间下搅拌后，取出过滤，移取20mL的滤液调节pH3.5左右，加入过量的EDTA煮沸，冷却，调节pH5-6，以二甲酚橙为指示剂，再加入一定量的六亚甲基四胺，用ZnSO4·7H2O滴定颜色由黄色到紫红色为终点，再加入10mL200g/LNH4F加热至沸，再用ZnSO4·7H2O滴定，有黄色到紫红色为终点记下体积，找出氧化铝的最佳浸取条件。3.实验结果及讨论（1）煤矸石活化条件对氧化铝提取率的影响各活化因素与氧化铝浸出率的关系下图所示。①煅烧时间煅烧时间对煤矸石脱碳、脱羟基等有着显著的影响，煅烧时间越长各种反应也就越充分，煤矸石的活性就越高，氧化铝的浸出率也就越高，由图可知煅烧3h和煅烧4h之间，对浸取率的影响相差不大，煅烧时间为4h氧化铝的浸取率最高，但是煅烧4h所需能耗极大，综合判断3h为合适。②煅烧温度煤矸石活化时的煅烧温度应严格控制在600～900℃，低于600℃煤矸石中的碳不易清除完全，高于900℃则煤矸石又会形成新的尖晶石相而失去活性，由图2看出，煅烧温度在600～700℃时，氧化铝的浸取率可显著提高，而700～800℃时，浸取率下降。煅烧温度为700℃。③粒度粒度小于0.10mm时，由于细颗粒之间粘结，部分颗粒跟氧气接触面积很小，影响煤矸石的活性，但是当粒度大于0.20mm时，比表面积越小，使得矸石中各组分解离充分且与氧气接触面也小，导致氧化铝质量分数下降。如图所示最佳粒度为0.15mm。（2）浸取因素对氧化铝浸取率的影响①硫酸质量分数由上图可知，在硫酸质量分数为15%时的氧化铝提取率最高。②浸取温度由图5可知，浸取温度越高，浸取率也就越高，浸取温度100℃为试验的最佳条件。③浸取时间在图6中，对于浸取时间，氧化铝的浸出率随浸取时间的增加而增加，反应时间越长，浸取反应也就越充分，因此可以根据浸取需要，选择合理的浸取时间，达到节约能耗的目的。可知，浸取时间在3h为最佳。三、结论呼伦贝尔五九煤矿中煤矸石中铝的最佳酸浸出条件。如下表2：参考文献：[1]高孟华，公明明，王吉晶等.煤矸石的活化及氧化铝提取[J].中国矿业，2007，16（6）：88-90，102.[2]姜振全，李雷.煤矸石的环境问题及其资源化利用[J].环境科学研究，1998，（3）：57-59.[3]崔莉，张红，张俊才等。煤矸石中氧化铝溶出的实验研究[J].环境工程学报，2007，11（1）：99-103.[4]康仁，冶专.综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝[J].轻金属，2005（1）：64.[5]王栋民，左彦峰，李俏等.煤矸石的矿物学特征及建材资源化利用[J]，2007，25（3）：12-14.[6]蔡亚强，张顶烈.以高铝煤矸石为原料制取多用途氢氧化铝[J].煤炭加工与综合利用，1997，（3）：27-31.