煤矸石稀贵金属回收实验研究

李凌月，苏靖程，薛方明

(中国华电集团科学技术研究总院，北京 100070)

煤矸石稀贵金属回收实验研究

李凌月，苏靖程，薛方明

(中国华电集团科学技术研究总院，北京 100070)

对贵州桐梓地区煤矸石样品稀贵金属含量进行检测以及稀贵金属回收经济性分析，结果表明，煤矸石中含有丰富的稀贵金属，并且具有较高的潜在价值，选取合适工艺进行稀贵金属的联合提取可获得可观经济效益。

煤矸石；稀贵金属；回收

煤矸石是煤炭开采运输以及洗选过程中产生的固体废弃物，约占煤炭产量的10%～ 20%，是我国排放量最大的工业废物。煤矸石的矿物成分以石英、高岭石和蒙脱石等为主，并且含多种微量元素。煤矸石的长期堆置不仅会占用土地资源，并且其中大量有害成分在雨水淋溶及风化的作用下迁移到土壤、水体和大气中，造成严重的矿区环境生态污染，对此，国内外学者都做了大量研究[1-6]，旨在有效利用煤矸石热值、回收煤矸石中有用成分，避免资源浪费及矸石山自燃所引起的风险。

贵州桐梓地区煤矸石产量逐年增加，引发的环境问题也逐步出现，为了解该地区煤矸石中稀贵金属含量、回收价值和经济性以及综合利用潜力，选取2个有代表性的煤矸石样品稀贵金属含量进行化验、分析，以期为该地区煤矸石稀贵金属资源回收利用提供指导及参考。

1 实验

1.1 样品前处理方法

选取TZ1、TZ2两个煤矸石样品，每个样品分别约3kg，进行破碎、粉磨，并保证样品100%过200目筛。按标准四分法分取过筛后样品，测定含水率。

1.2 消解方法

(1)灰化：准确称取10.0 g样品，样品经650℃灰化，并测定烧失率；

(2)消解：结合美国EPA 3050B消解标准方法，根据实验室矿物金属含量综合分析消解方法消解样品，保证消解后溶液清澈、透明、无悬浮物。

1.3 分析方法

分析均采用高精密度分析仪器：电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)、石墨炉原子吸收(GFAAS)及火焰原子吸收(AAS)。

(1)采用ICP-MS(Angilent 7500，美国)分析溶液中的Os、Re、Mo、Ti、Sb、Sn等金属含量，方法参考美国金属含量分析标准(APHA，2005)；

(2)采用石墨炉法原子吸收分析溶液中的Pt、Pd、Au、Sr、Rh、In、Ge、Bi、Se等元素，所用仪器为日本Hitachi ZA3000型石墨炉；

(3)含量较高的元素例如Fe、Ni、Cu、Ag、Pb等元素采用火焰原子吸收法测定，参考国家相关元素分析测定标准、火焰原子吸收法测定标准；

(4)稀土元素均采用ICP-MS单一标准样品法定量分析，并以石墨炉原子吸收法验证分析。

2 试验结果与讨论

2.1 煤矸石样品金属含量分析

对TZ1、TZ2煤矸石样品中的金属元素进行检测分析，分析结果见1及表2；可以看出，煤矸石样品中含有铑(Rh)、铼(Re)、铟(In)、镓(Ga)、锗(Ge)、金(Au)、铷(Rb)等高价值稀贵金属元素；且含钪(Sc)、镝(Dy)、铽(Tb)、钆(Gd)、钇(Y)等多种高价值稀土元素。

表1 煤矸石样品主要金属元素及稀贵金属元素含量分析 g/t

表2 煤矸石样品稀土元素含量分析 g/t

2.2 煤矸石稀贵金属回收经济性分析

2.2.1 稀贵金属潜在经济价值分析

表3 TZ1煤矸石样品中金属潜在价值分析

表4 TZ2煤矸石样品中金属潜在价值分析

根据煤矸石中稀贵金属市场价格、元素含量分析结果，可计算得出煤矸石中具有提取价值稀贵金属的潜在经济价值，TZ1及TZ2煤矸石稀贵金属潜在价值分析分别见表3、表4。可以看出，TZ1煤矸石样品中稀贵金属潜在经济价值可达1948元/t，TZ2煤矸石样品中稀贵金属潜在经济价值可达263元/t，这说明有效回收煤矸石样品中的稀贵金属具有较高的经济价值。

2.2.2 金属资源回收成本分析

煤矸石稀贵金属回收需采用分选富集、浸出提取、浸出液分离提纯等工艺，设计回收过程如下：前处理，即煤矸石需破碎、球磨等前处理过程；分选，即煤矸石采用重选、浮选等工艺，达到稀贵金属富集的目的；浸出，即煤矸石稀贵金属综合回收所用的焙烧、酸浸、固液分离等；浸出液分离提纯，即浸出液中稀贵金属的分离提取所采用的萃取-反萃、反萃液沉淀、电解、置换等工艺。

结合上述回收过程，预计回收成本见表5，成本包括设备折旧、能耗、人工以及主要药剂费用。煤矸石样品经重选分离富集，最少降低物料处理量50%，即浸出回收物料为煤矸石物料的50%。经计算，工艺设备折旧、能耗、药剂消耗、人工费用总计约885元/t。将稀贵金属回收率按80%计算，则TZ1煤矸石稀贵金属回收总价值Q=1948×80%≈1558元/t；TZ2煤矸石稀贵金属回收总价值Q=2629×80%≈2103元/t。可知：TZ1煤矸石稀贵金属回收毛利润=1558-885=673元/t；TZ2煤矸石稀贵金属回收毛利润=2103-885=1218元/t。

表5 煤矸石稀贵金属回收成本预计

3 结论

对桐梓地区煤矸石样品进行稀贵金属元素化验分析，并根据化验分析结果对煤矸石稀贵金属回收进行经济效益分析，实验结果表明，桐梓地区煤矸石中含有丰富的稀贵金属，并且具有较高的潜在价值，选取合适工艺进行稀贵金属的联合提取可获得可观经济效益。对煤矸石中的稀贵金属资源进行回收，可有效解决煤矸石综合利用难的问题，减少其对土地资源的占用和环境污染，避免资源浪费及矸石山自燃所引起的风险，符合国家节能减排的大方向。

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[2] Concas A,Ardau C,Cristini A,et al.Mobility of heavy metals from tailings to stream waters in a mining activity contaminated site[J].Chemosphere,2006,63(2):244-253．

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[4] 金会心，吴复忠，朱明燕，等．贵州六盘水煤矸石的矿物特性[J]．过程工程学报，2014，14(1)：151-156．

[5] 丁 伟，黄智龙，周家喜，等．贵州水城地区煤矸石中微量元素综合利用评价[J]．矿物学报，2011，31(3)：502-508．

[6] 杨 旭，周家喜．贵州遵义地区煤矸石元素地球化学特征及其综合利用信息[J]．矿物学报，2013，33(2)：189-193．

(本文文献格式：李凌月，苏靖程，薛方明.煤矸石稀贵金属回收实验研究[J].山东化工,2017,46(3):38-40.)

Experimental Study on Recovery of Rare and Precious Metals from Coal Gangue

LiLingyue,SuJingcheng,XueFangming

(China Huadian Science and Technology Institute,Beijing 100070,China)

Content analysis of rare and precious metals and economic analysis of recovery of rare and precious metals from coal gangue samples of Guizhou Tongzi region was conducted .The results showed that rare and precious metals is rich in coal gangue and have a higher potential value,select a suitable process for the joint extraction of rare and precious metals can obtain considerable economic benefits.

coal gangue; rare and precious metals; recovery

2016-12-26

李凌月(1988—)，男，山东德州人，工程师，博士学位，主要从事煤炭清洁利用研究。

TD94

A

1008-021X(2017)03-0038-03