專利名稱：由包含飛灰的煤得到經(jīng)處理的煤和二氧化硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除去存在于包含粒狀飛灰的煤中的礦物雜質(zhì)的方法，所述飛灰包 括金屬氧化物(例如A1203、SiO2, Fe2O3)以及硫、鈣和煤灰中常見的其他氧化物。所述方法 產(chǎn)生經(jīng)處理且更清潔的煤產(chǎn)物，同時可分離和回收較純的(商品級)二氧化硅(SiO2)作為 有價(jià)值的副產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
長期以來已知在工業(yè)上使用未經(jīng)處理的煤(特別是包含硫和飛灰的煤)作為燃料 導(dǎo)致潛在的不可接受水平的空氣污染以及靠煤作為主要烴燃料來源的工廠的高維修成本。 煤飛灰中污染物(例如基于氮和基于硫的化合物)的存在具有兩個顯著的缺點(diǎn)。第一點(diǎn)， 飛灰的存在往往降低煤潛在的熱值，使其在工廠過程中的熱效率低。第二點(diǎn)，飛灰在工業(yè)應(yīng) 用(例如用于產(chǎn)生電的直接燒煤渦輪工廠)中可引起顯著的環(huán)境和/或操作問題。因此， 由于增加的生產(chǎn)成本和嚴(yán)格的環(huán)境顧慮，多年來需要降低和/或消除基于碳的燃料中污染 物導(dǎo)致含飛灰的煤在民用用途中的減少。此外，由于需要污染控制設(shè)備來洗滌和/或消除廢氣以遵守日益嚴(yán)格的聯(lián)邦和州 立環(huán)境控制規(guī)章，因此使用含有飛灰的煤的發(fā)電廠的安裝和操作成本通常較高。用煤發(fā)電 的工廠通常還承受與清潔被暴露于煤燃燒的表面上的積灰(coating)所污染的工廠設(shè)備 相關(guān)的較高維修成本。盡管多年來在提高燒煤工藝的效率方面已有一些進(jìn)展，但是明顯仍需要開發(fā)用于 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電體系的更清潔和更有效的煤，以提高每單位排放的CO2的發(fā)電量。遺憾的是， 為了有效操作，適用于渦輪工廠的煤不能含有多于非常少量的粒狀飛灰。在過去的十年間 采用眾多研發(fā)程序來降低飛灰含量，其中大多數(shù)程序致力于化學(xué)處理以制備超低灰的煤。 通常，那些方法涉及煤原料的某種形式的腐蝕性和/或酸處理來致力于以可溶性物質(zhì)形式 萃取灰組分，并將已溶解的灰組分與煤燃料分離。這種方法的實(shí)例僅獲得了有限的成功，且 包括，例如，形成可溶性鋁硅酸鈉的腐蝕性處理，或形成氟-絡(luò)合物的基于氫氟酸的處理。這些早期體系的一個缺點(diǎn)在于其通常涉及高操作溫度、高酸性以及大量水不經(jīng)二 次處理不能排放至環(huán)境，這是由于流出物含有污染其他自然資源的可溶性有機(jī)和無機(jī)物 質(zhì)。需要大量水也對位于任何生產(chǎn)設(shè)備下游的水處理所需的資源造成壓力，從成本的角度 致使大多數(shù)工藝不實(shí)用。許多強(qiáng)制性污染控制規(guī)章需要實(shí)現(xiàn)從煤中除去的物質(zhì)幾乎零排放 和用于煤處理的水回收的工藝。目前可用的煤處理體系的另一明顯的缺陷在于其不能回收存在于飛灰中的有潛 在價(jià)值的二氧化硅。目前，全世界二氧化硅的產(chǎn)量為約40，000噸/年，而需求穩(wěn)定增長并 接近75，000噸/年。由于對替代性太陽能源的持續(xù)需求且由于現(xiàn)有的商品SiO2工藝成本 昂貴，因此商品級二氧化硅的成本增加。本發(fā)明在本領(lǐng)域提供了顯著的進(jìn)步，做法是，由相同的原料煤進(jìn)料產(chǎn)生兩種獨(dú)立 的且工業(yè)上有價(jià)值的產(chǎn)物，即，使用本文所述的氫氟酸/硝酸鹽法生產(chǎn)經(jīng)處理的煤，和生產(chǎn) 可用于太陽能板和半導(dǎo)體行業(yè)的商品級二氧化硅。由本文所述的方法生產(chǎn)的經(jīng)處理的煤對需要滿足環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)以在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠中發(fā)電的燒煤渦輪工廠提供了特別的優(yōu)勢。同樣，比起常規(guī)煤處理工藝，由相同的原料回收商品級二氧化硅提供了附加的成本益處和工 業(yè)優(yōu)勢。使用經(jīng)處理的煤本身作為潛在的能源是已知的。但是，迄今為止還沒有在經(jīng)濟(jì)上 可行的方法使用包含存在于飛灰顆粒中的不需要的組分特別是硫或不期望的氧化物(例 如，鋁、鐵、鈣和硅)的原料來生產(chǎn)這種煤，同時生產(chǎn)商品級(較純的)二氧化硅作為副產(chǎn) 物。通常，將來自煤的灰轉(zhuǎn)化為礦渣/飛灰，隨后收集，并以低價(jià)值產(chǎn)物銷售用于其他用途， 例如水泥生產(chǎn)、建筑填充材料或浙青鋪路組分。不同位置的煤的灰含量不同，但是在美國灰 含量通常在約5-7%重量范圍內(nèi)。在2001年，美國電力行業(yè)產(chǎn)生超過70，000, 000噸飛灰， 其中約25，000，000噸可能用作水泥生產(chǎn)和相關(guān)行業(yè)的成分。因此，大量飛灰未使用，且最 終必須以廢物形式處置。除了發(fā)電以外，經(jīng)處理的煤的潛在用途為眾所周知的，且包括生產(chǎn)重燃料油、石墨 和碳纖維。煤本身還具有非燃料用途，例如，用作制備高純度基于碳的產(chǎn)物的原料，包括用 于鋁行業(yè)的電極。同樣，純二氧化硅可用于制備多種產(chǎn)品，例如硅芯片和太陽能電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種示例性方法包括用于處理包含金屬氧化物、二氧化硅和硫化合物的 固體煤和飛灰的混合物以制備經(jīng)處理的煤和基本上純的二氧化硅的以下工藝步驟(1)使 煤和飛灰的混合物與氟化氫在水中反應(yīng)以制備包含氟化硅和金屬氟化物的液體流和包含 未反應(yīng)的煤和硫化合物(例如，金屬硫化物)的固體流；(2)使硫化合物與溶解于水中的金 屬硝酸鹽反應(yīng)以形成硝酸根離子、金屬離子和硫離子的水溶液；(3)將硝酸根離子、硫離子 和金屬離子的水溶液與固體初始處理的煤分離；(4)用水洗滌先前處理的煤；(5)使氟化硅 和金屬氟化物與金屬硝酸鹽在含水混合物中反應(yīng)以形成固體組分形式的二氧化硅；和將二 氧化硅產(chǎn)物與含水混合物分離。本發(fā)明還包括溶解并隨后分離存在于待處理的煤的飛灰組分中的金屬氧化物 (例如Al2O3和Fe2O3)，以及處理和除去基本上所有的硫化合物，例如，硫化鐵和硫化鋁。在 示例性實(shí)施方案中，所述方法能明顯降低所得到的經(jīng)處理的煤的飛灰含量，優(yōu)選飛灰含量 降至0.01%重量或低于0.01%重量的水平。此外，為了回收氟化氫用于與飛灰中的金屬氧 化物初始氟化反應(yīng)，本發(fā)明使用在較早反應(yīng)步驟中產(chǎn)生的金屬氟化物組分進(jìn)行高溫反應(yīng)。


圖1為描述根據(jù)本發(fā)明制備經(jīng)處理的煤和基本上純的二氧化硅的示例性工藝步 驟的簡化方塊流程圖；和圖2為描述工藝設(shè)備的主要部件和本發(fā)明的一種示例性方法的相關(guān)工藝流和控 制參數(shù)的詳細(xì)的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式如上所述，本發(fā)明提供了一種分離煤飛灰的金屬和無機(jī)組分的有效方法，同時提 供了幾乎完全回收存在于飛灰中的商品級二氧化硅。所述方法將不需要的飛灰組分(例如金屬氧化物、硫和二氧化硅)降至容易滿足目前環(huán)境控制規(guī)章而不需要復(fù)雜和昂貴的排放 控制設(shè)備的雜質(zhì)含量，特別是在燒煤渦輪工廠、發(fā)電站等等中。同時，所述方法提供了一種 經(jīng)濟(jì)的方法來回收基本上純的二氧化硅作為有價(jià)值的副產(chǎn)物。本發(fā)明的一種示例性方法分離存在于飛灰中的金屬“雜質(zhì)”，做法是，將各種組分轉(zhuǎn)化為可溶性礦物氧化物，可溶性礦物氧化物可作為廢物從體系中除去。所述方法還重新 形成并隨后分離二氧化硅組分以作為單獨(dú)的產(chǎn)物除去。因此，非常少量的二氧化硅殘留在 經(jīng)處理的煤終產(chǎn)物中或殘留在任何剩余的飛灰中。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)方法中，由于二氧 化硅極具磨蝕性品質(zhì)且固有降低與用作燃料的煤中的非烴組分相關(guān)的熱效率，煤飛灰中即 使少量的二氧化硅可導(dǎo)致商品缺點(diǎn)。因此，所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于除去高比例的存在于飛灰 中的二氧化硅。此外，與存在于飛灰中的硅反應(yīng)的基本上所有的氟化氫稍后回收并再循環(huán) 用于所述方法。具體參考圖1，一般性示出了根據(jù)本發(fā)明制備經(jīng)處理的煤和副產(chǎn)物二氧化硅的基 本工藝流程步驟，以便實(shí)現(xiàn)三個基本工藝目標(biāo)，即，使用氟化氫初始處理包含二氧化硅和金 屬氧化物的飛灰組分；隨后除去殘余的硫和硝酸鹽化合物以制備經(jīng)處理的煤產(chǎn)物；以及在 與殘留在液體中的初始飛灰組分分離后，將基本上純的二氧化硅再生為固體形式。如圖1所示，包含飛灰的初始“臟”煤進(jìn)料10通常包括含有二氧化硅、金屬氧化物 (例如氧化鋁和氧化鐵)和較少但對環(huán)境影響明顯的硫化合物的固體煤。在一個實(shí)施方案 中，使用氟化氫進(jìn)料11在12所示的混合間歇反應(yīng)步驟中發(fā)生初始飛灰反應(yīng)，以產(chǎn)生溶解于 工藝中所存在的水中的SiF4以及金屬氟化物(例如鐵的氟化物和鋁的氟化物)。所得到的 固體流包括經(jīng)初始處理的煤流13，煤流13隨后與較少量的未反應(yīng)的固體硫化合物和殘余 的金屬氧化物一起以濕固體形式分離。該初步清潔的煤使用如圖所示經(jīng)硝酸管線14加入 的硝酸進(jìn)行第二基本反應(yīng)步驟，在硝酸鹽處理和除硫步驟15中，從煤和飛灰中除去并最后 分離殘余的硫和硝酸鹽化合物。最終結(jié)果包括經(jīng)處理的煤產(chǎn)物16。還如圖1所示，飛灰化合物與氟化氫的初始反應(yīng)的產(chǎn)物形成可溶于初始反應(yīng)混合 物中存在的水中的SiF4和各種金屬氟化物。可將包含已溶解的金屬氟化物和氟化硅化合物 17的含水流與如上所述來自硝酸鹽處理和除硫步驟15、包括金屬硝酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物組合。 氟化硅和硝酸鹽在SiO2形成步驟19中反應(yīng)，以形成固體二氧化硅，該固體二氧化硅可以基 本上“純的”形式作為固體SiO2 20a從體系中分離和除去。隨后將殘留在溶液中的剩余的 金屬氟化物化合物和硝酸根離子分離，并在下游操作中處理，最終形成金屬氧化物作為可 處置廢物，并如圖所示通過再循環(huán)和再生管線20b再生氟化氫，再循環(huán)并用于初始反應(yīng)順 序?，F(xiàn)參考圖2的示例性和更詳細(xì)的工藝和設(shè)備流程圖，通常如步驟1所示的進(jìn)入體 系的原料進(jìn)料包括具有較低水分含量且包含飛灰組分的原料煤，該飛灰組分包括金屬氧化 物，例如Al2O3和Fe203。飛灰通常還包括較少但工業(yè)上顯著量的SiO2和殘余量的FeS2和 CaO，這些物質(zhì)最終必須除去以制備經(jīng)處理的煤。將經(jīng)混合的煤和飛灰流連同含水氟化氫流 24 (標(biāo)稱約1 %重量HF在水中)在23處一起供應(yīng)至攪拌的反應(yīng)器21中以進(jìn)行初始反應(yīng) (通常在約150° F下，反應(yīng)壓力接近大氣壓)，用以下通式說明Si02+4HF — SiF4+2H20。在反應(yīng)器21中進(jìn)行的間歇反應(yīng)發(fā)生約2-3小時的時間，且當(dāng)反應(yīng)組分正攪拌時，可使用圍繞攪拌的反應(yīng)器21的水(或蒸汽)夾套22來控制反應(yīng)。如步驟2所示，將包括 溶解于水中的氟化物反應(yīng)產(chǎn)物和夾帶的固體的所得到的“煤漿料”(如雙煤漿料工藝管線 25所示)從攪拌的反應(yīng)器21轉(zhuǎn)移至真空轉(zhuǎn)鼓過濾器26。該轉(zhuǎn)鼓過濾器除去基本上所有的 液體組分。來自轉(zhuǎn)鼓過濾器的液體部分包括已溶解但未反應(yīng)的氟化氫，以及在初始反應(yīng)中 形成的溶解于水中的氟化物化合物，包括氟化硅(SiF4)、氟化鋁和氟化鐵、以及根據(jù)存在于 初始煤和飛灰進(jìn)料中的金屬氧化物種類而潛在的少量其他金屬氟化物。轉(zhuǎn)鼓過濾器26分離出初始“清潔的”煤產(chǎn)物以及不溶于水中仍殘留在混合物中的 其他固體化合物，包括鐵的硫化物、氧化鈣等等固體化合物，如圖所示使用常規(guī)刀口 28除 去固體。將濕煤產(chǎn)物和少量其他固體的已分離的混合物29轉(zhuǎn)移至步驟3所示的硝酸鹽反 應(yīng)器30，運(yùn)轉(zhuǎn)硝酸鹽反應(yīng)器30以通過與金屬硝酸鹽和水的流(參見進(jìn)入硝酸鹽反應(yīng)器30 的進(jìn)料32)反應(yīng)除去來自煤進(jìn)料的殘余量的硫、鈣和無機(jī)化合物。正供應(yīng)至硝酸鹽反應(yīng)器 30的液體硝酸鹽/水流與金屬硫化物組分的示例性反應(yīng)用以下通式表示FeS2+14Fe (NO3) 3+8H20 — 2S042、16H+15Fe2++42N(V離開步驟2的真空轉(zhuǎn)鼓過濾器26的液體流27 (其含有少量未反應(yīng)的氟化氫和上 述金屬氟化物和氟化硅的混合物)供應(yīng)至如步驟6所示的下游混合反應(yīng)器40，這點(diǎn)在以下 詳述。同時，包括最初的煤進(jìn)料(固體組分)和上述反應(yīng)的產(chǎn)物(現(xiàn)在在溶液中)的硝 酸鹽反應(yīng)器30的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)硝酸鹽反應(yīng)器排放管線31離開反應(yīng)器30。包含反應(yīng)器30的 反應(yīng)產(chǎn)物的全部液體/固體流移動通過示于步驟4的第二真空轉(zhuǎn)鼓過濾器33，在這里除去 包含各種已溶解化合物的夾帶的液體34，同時同樣使用常規(guī)刀口 35分離出潮濕的煤產(chǎn)物 36。隨后煤產(chǎn)物36在步驟5中移動通過洗滌站37，在這里除去可溶于水中的任何最終的殘 余量的廢物化合物(標(biāo)記為“水洗滌” 39)，產(chǎn)生包含少于0. 重量并優(yōu)選少于0.01%重 量干灰的清潔的煤產(chǎn)物38。在步驟6中供應(yīng)至混合反應(yīng)器40的液體組分的示例性反應(yīng)如下所示。SiF4+2 (Al2Fe) (NO3) 3+2H20 —Si02(s)+2 (Al，F(xiàn)e) F2++4H++6N03"如上式所示，在初始反應(yīng)過程中在步驟1中產(chǎn)生的氟化硅組分與金屬硝酸鹽在溶 液中反應(yīng)，以形成二氧化硅作為主要反應(yīng)產(chǎn)物，以及金屬氟化物(例如，氟化鋁和氟化鐵) 和硝酸，所有的物質(zhì)保持溶解于水部分中。顯然，二氧化硅現(xiàn)在為固體形式。包含Sio2W 合并的液體/固體漿料經(jīng)底部排放管線41離開混合反應(yīng)器40，并在步驟7中通過第三真 空轉(zhuǎn)鼓過濾器42，第三真空轉(zhuǎn)鼓過濾器42將基本上純的二氧化硅產(chǎn)物45作為固體部分除 去。同樣，潮濕但基本上純的SiO2固體產(chǎn)物可如圖所示使用常規(guī)刀口 44除去，而包含含水 金屬氟化物和硝酸的已分離的液體部分經(jīng)轉(zhuǎn)鼓過濾器排放管線43離開用于進(jìn)一步處理和 最后再循環(huán)。將來自過濾器轉(zhuǎn)鼓42的包含金屬氟化物和已溶解的硝酸的液體部分從轉(zhuǎn)鼓過濾 器42經(jīng)如46a、46b和46c所示串聯(lián)操作的多個分離室46轉(zhuǎn)移，分離室46例如使用反滲透 除去大部分夾帶的水。如步驟8所示，將已分離的液體流47進(jìn)一步加工，使用蒸餾塔48從 金屬氟化物組分中分離出硝酸/水。蒸餾工藝包括使用蒸汽55的常規(guī)再沸器53，將來自再沸器的蒸氣54供應(yīng)回蒸餾塔48。如圖所示，該體系還包括冷凝器51和塔頂餾出物蒸氣管 線50和冷凝物再循環(huán)管線52。從塔48取走的硝酸和水提供了進(jìn)入混合反應(yīng)器57的液體 進(jìn)料56 (以下討論)。在步驟8中存在于進(jìn)入蒸餾塔的進(jìn)料中的金屬氟化物化合物從塔的底部作為塔 底餾出物進(jìn)料49移出，在步驟9中進(jìn)入高溫水解器60(在約750° F下操作)。為了保持 反應(yīng)組分適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?，水解?0包括蒸汽夾套61。水解器60內(nèi)的反應(yīng)采用如下所示 的通式 如以上通式所示，如塔頂餾出物蒸氣管線63所示，水解器60產(chǎn)生補(bǔ)充氟化氫塔頂 餾出物，隨后在步驟10中在急冷站64用水急冷，并供應(yīng)至如上所述的初始金屬氧化物攪拌 的反應(yīng)器21。補(bǔ)充HF也可如HF管線65所示加入。來自水解器60的固體塔底餾出物產(chǎn)物 包括殘余的金屬氧化物化合物，其中的一部分可作為殘余的進(jìn)料59在步驟11中返回至反 應(yīng)器57，在這里與再循環(huán)硝酸反應(yīng)，以形成用于如上所述在反應(yīng)器30中發(fā)生的反應(yīng)的金屬 硝酸鹽。來自水解器60的剩余的金屬氧化物組分可作為廢物62處置。在圖2的步驟7中移出的基本上純的二氧化硅產(chǎn)物45可用于生產(chǎn)各種終產(chǎn)物， 例如包括半導(dǎo)體元件、鈉鈣玻璃(常見于飲料玻璃)、白色陶瓷例如陶器、缸瓷、食品添加劑 (主要作為粉末狀食品的流動劑)、高溫隔熱織物和化妝品(由于其光散射性能)。由于其 為較純的形式，終產(chǎn)物45也可用作涉及各種堿性金屬氧化物(例如氧化鈉、氧化鉀、氧化鉛 (II)、氧化鋅或多種氧化物的混合物)以形成硅酸鹽和玻璃(包括硼硅酸鹽玻璃和鉛玻璃) 的反應(yīng)中的原料。SiO2產(chǎn)物45也可用作制備具有以下通式的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的原料 PDMS屬于以其不尋常的流變(流動)性能著稱的通常稱為“聚硅氧烷”的一類聚 合物有機(jī)硅化合物。PDMS的應(yīng)用從接觸透鏡和醫(yī)用裝置到香波、填縫劑、潤滑油和耐熱磚中 的彈性體。SiO2也可用于制備具有以下通式的耐油性硅橡膠化合物 雖然結(jié)合目前認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解的是， 本發(fā)明不局限于所公開的實(shí)施方案，相反，本發(fā)明意欲涵蓋包括在隨附的權(quán)利要求的精神 和范圍內(nèi)的各種修改及等價(jià)方案。部件清單“臟”煤進(jìn)料10
氟化氫進(jìn)料11混合間歇反應(yīng)步驟12初始經(jīng)處理的煤13硝酸管線14硝酸鹽處理和除硫步驟15
經(jīng)處理的煤產(chǎn)物16金屬氟化物和氟化硅化合物17SiO2形成步驟19固體 SiO2 20a再循環(huán)和再生管線20b混合的煤和飛灰23攪拌的反應(yīng)器21含水氟化氫24水(或蒸汽)夾套22煤漿料工藝管線25液體流27刀口28固體流29硝酸鹽反應(yīng)器30硝酸鹽反應(yīng)器進(jìn)料32真空轉(zhuǎn)鼓過濾器26下游混合反應(yīng)器40硝酸鹽反應(yīng)器排放管線31第二真空轉(zhuǎn)鼓過濾器33夾帶的液體34煤產(chǎn)物36洗滌站37清潔的煤產(chǎn)物38水洗滌39刀口35底部排放管線41第三真空轉(zhuǎn)鼓過濾器42刀口 44轉(zhuǎn)鼓過濾器排放管線43分離室46a、46b和4紀(jì)已分離的液體流47蒸餾塔48再沸器53蒸汽 55
蒸氣54冷凝器51塔頂餾出物蒸氣管線50冷凝物再循環(huán)52 液體進(jìn)料56混合反應(yīng)器57殘余的進(jìn)料59 塔底餾出物進(jìn)料49水解器60蒸汽夾套61廢物62塔頂餾出物蒸氣管線63急冷站64HF 管線 65二氧化硅產(chǎn)物4權(quán)利要求
一種處理包含金屬氧化物、二氧化硅和硫化合物的固體煤和飛灰(23)的混合物以制備經(jīng)反應(yīng)的或經(jīng)處理的煤(38)和基本上純的二氧化硅(45)的方法，所述方法包括以下步驟使所述煤和飛灰(23)的混合物與氟化氫(24)在水中反應(yīng)以制備包含氟化硅和金屬氟化物的液體流(27)和包含未反應(yīng)的煤和硫化合物的固體流(29)；使所述硫化合物與溶解于水中的金屬硝酸鹽反應(yīng)以形成硝酸根離子、金屬離子和硫離子的水溶液(31)；將所述硝酸根離子、硫離子和金屬離子的水溶液(31)與所述固體煤(38)分離；用水洗滌所述煤(38)；使所述氟化硅和金屬氟化物與金屬硝酸鹽在含水混合物中反應(yīng)以形成固體二氧化硅(45)；和將所述固體二氧化硅(45)與所述含水混合物分離。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬氧化物包括Al2O3和Fe203。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述硫化合物包括鐵的硫化物和鋁的硫化物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中殘留在所述經(jīng)處理的煤(38)中的飛灰(23)的量小于約 0. 01% wt。
5.權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)以下通式發(fā)生氟化硅與金屬硝酸鹽的反應(yīng)以形成二氧 化硅(45)SiF4+2 (Al2Fe) (NO3) 3+2H20 —Si02(s)+2 (Al, Fe)F2.+4H++6N(V。
6.權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)以下通式發(fā)生二氧化硅與氟化氫(24)的反應(yīng)以制備氟 化硅Si02+4HF — SiF4+2H20。
7.權(quán)利要求3的方法，其中根據(jù)以下通式硫化鐵與硝酸鐵反應(yīng)FeS2+14Fe (NO3) 3+8H20 —2S042> 16H++15Fe2++42N(V。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述包含二氧化硅(45)的飛灰(23)的反應(yīng)在約150°F 的溫度和約大氣壓的壓力下發(fā)生。
9.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括通過硝酸(HNO3)與具有通式(Al，F(xiàn)e)F20H的金 屬氟化物化合物在水中反應(yīng)而形成用于所述與硫化合物的反應(yīng)的金屬硝酸鹽的步驟。
10.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括根據(jù)以下通式使用高溫反應(yīng)回收鋁和鐵的金 屬氧化物和使氟化氫(24)再生的步驟(Al5Fe)F2OH + 2H20 Al2O3 +Fe2O3 + 2HF。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述反應(yīng)在約750°F的溫度下發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理包含金屬氧化物、二氧化硅和硫化合物的固體煤和飛灰(23)的混合物以制備經(jīng)處理的煤(38)和基本上純的二氧化硅(45)的方法，所述方法包括(1)使煤和飛灰(23)的混合物與氟化氫在水中反應(yīng)以制備包含氟化硅和金屬氟化物的液體流(27)和包含未反應(yīng)的煤和硫化合物的固體流(29)；(2)使硫化合物與溶解于水中的金屬硝酸鹽反應(yīng)以形成硝酸根離子、金屬離子和硫離子的水溶液(31)；(3)將硝酸根離子、硫離子和金屬離子的水溶液(31)與固體煤(38)分離；(4)用水洗滌先前處理的固體煤(38)；(5)使氟化硅和金屬氟化物與金屬硝酸鹽在含水混合物中反應(yīng)以形成固體二氧化硅(45)；和將固體二氧化硅與含水混合物分離。
文檔編號C10L9/00GK101886012SQ20101018551
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者C·森萬 申請人:通用電氣公司