模拟煤矸石酸溶液制备聚合硫酸铝铁实验研究

以贵州煤矸石酸浸液中铝铁物质的量比为参考,分析纯FeSO4·7H2O和Al2(SO4)3·18H2O为原料,制备无机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂(PAFS);研究了铝铁总质量浓度、温度和pH值对PAFS盐基度的影响,得出了n(Al)∶n(Fe)为2.4时制备PAFS的工艺条件为铝铁反应总质量浓度为320 g/L~820 g/L,pH值为2.3,温度为60℃,并将在此工艺条件下制备的絮凝剂产品用于处理煤泥废水。结果表明:在350 r/min下搅拌1.5 min、投加量为80 mg/L及pH值为6.0~8.0条件下制得PAFS的余浊度最低,与市售水处理剂处理煤泥废水做了对比,发现自制PAFS的水处理效果明显优于市售絮凝剂的水处理效果;利用傅立叶红外变换(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对上述实验条件下制备的分子结构和微观形貌及铁的价态进行了表征,进一步确定了该产品为PAFS。

加压酸浸煤矸石中氧化铝工艺及动力学研究

为解决实际生产中煤矸石浸出氧化铝耗酸量大和浸出时间长等问题,以贵州某地煤矸石为研究对象,以硫酸溶液为浸出介质,浸出率为指标,将以往的常压酸浸工艺改为加压酸浸工艺。研究在浸出过程中反应时间、反应温度、酸矸比和液固比对氧化铝浸出率的影响,获得了加压酸浸过程氧化铝的浸出动力学。结果表明:在反应时间为130 min、反应温度为150℃、酸矸比为1.3∶1、液固比为4∶1时,氧化铝浸出率达到99.32%,酸渣中SiO 2和TiO 2合计质量分数大于98%;120℃~160℃时,浸出过程符合固体产物层(残留层)内扩散控制的“未反应核减缩型”模型,反应活化能为30.62 kJ/mol。相比常压酸浸工艺,加压酸浸工艺不仅实现了煤矸石中Al 2O 3的高效浸出和酸渣中硅钛资源的高效富集,而且减少了反应时间、降低了反应温度和耗酸量,为煤矸石提取氧化铝资源综合利用开辟了新线路。

低温中和-加压酸浸提取煤矸石中铝铁

以贵州盘县煤矸石为研究对象,为解决其工业生产提取铝铁时酸耗量大、酸利用率低及后续铝铁产品分离困难等问题,根据其矿物组成特点,本文首次采用低温中和-加压酸浸工艺对铝铁提取进行了详细研究。室温下中和最优工艺条件为20%理论酸耗、浸出时间120min、液固比3∶1(硫酸溶液与固体的质量比,以g/g计);以中和渣为原料,煤矸石理论酸耗为基础,加压酸浸最优工艺条件为浸出时间120min、浸出温度150℃、液固比3.5∶1(硫酸溶液与固体的质量比,以g/g计)。在此条件下,氧化铁浸出率为98.37%,氧化铝浸出率为95.77%,酸浸渣灰分中氧化硅质量分数为90.2%,氧化钛质量分数为9.18%。以最优工艺条件下的酸浸液循环中和新鲜煤矸石,得到的铝铁提取液中氧化铁浓度为57.95g/L,氧化铝浓度为62.20g/L。相比常规酸浸工艺具有酸耗低、酸利用率高等优点。借助X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,初步对两步溶出过程进行了机理分析,为煤矸石工业生产提取铝铁提供了新路线和理论支撑。

煤矸石酸浸液亚铁氰化钾深度脱铁实验研究

以煤矸石酸浸液经初步脱铁反应后的溶液为研究对象,通过对其组分含量的分析,结果表明:100g煤矸石经初步脱铁后,酸浸液中Al2O3,Fe2O3质量分别为32.50,0.21g,其中铁质量没有达到制备无铁级硫酸铝的要求。因此,本研究取初步脱铁反应后的溶液500mL,通过添加除铁剂亚铁氰化钾进行深度脱铁,系统研究了反应温度、反应时间和亚铁氰化钾加量对脱铁的影响,以溶液中Fe2O3的最终质量为指标来考察各因素对除铁效果的影响,确定最优的工艺条件。研究结果表明:反应温度为20℃,反应时间为0.5h,亚铁氰化钾加量为1.79g时,除铁率达到97.46%,此时溶液的铁质量是达到制备无铁级硫酸铝的要求,研究成果具有较好的应用前景。