专利名称：利用煤矸石制取水玻璃的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种利用煤矸石制取水玻璃的方法。
背景技术：
煤炭是人类赖以生存的主要能源之一，我国是世界第一产煤大国，同时也是煤炭消费大国。煤炭的生产和消费过程中排放出大量的固体废物，煤矸石和粉煤灰构成了煤炭固体废物的主体。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、 采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是A1203、SiO2,另外还含有数量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5> SO3和微量稀有元素。煤矸石的产量约占煤炭产量的10%。中国每年大约排放矸石3. 5亿吨左右。煤矸石是各种工业废渣中排放量最大，占地最多，污染环境较为严重的固体废物。煤矸石一般露天堆放，经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的酸性水或携带重金属的离子水，下渗损害地下水质，外流导致地表水的污染。此外，近1/3的煤矸石山由于硫铁矿和含碳物质的存在发生自燃，产生有害有毒的S02，C02, ΝΗ3等气体和有害的烟雾，严重污染环境，使附加居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围数目落叶，庄稼减产。煤矸石受雨水冲刷，常使附加河流河床淤积，河水受到污染。目前，国内外对煤矸石的综合利用研究主要集中在把煤矸石当作燃料、煤矸石处理后作为建筑材料和利用煤矸石制得化工产品三大方面。其中在把煤矸石作建筑材料利用方面因其原材料成本低，取材广泛而有很好的经济效益，故研究较成熟，技术手段也比较全面。在利用煤矸石制得化工原料方面主要是利用酸碱浸技术对煤矸石当中的三氧化二铝和二氧化硅进行提取，处理后作为化工原料利用。国外对煤矸石的综合利用研究比较重视，煤矸石利用率一般在20% 30%，高者可达60 % 80%。如美国矿业局从20世纪70年代开始，对所有的矸石山进行采样分析，并作出煤矸石综合利用规划。前苏联煤炭部科技委员会于1987年召开了煤炭的分类、性质和综合利用的专题会议，并研究了煤矸石分类、性质和综合利用的有关技术、工艺和设备，除了用于发电、生产砖、多孔轻骨料等建材外，还用含碳较高的煤矸石生产有机矿物肥料。其他一些国家，如英国、法国、匈牙利等，也对煤矸石利用进行了研究，并建立了煤矸石、沸腾炉渣、粉煤灰生产建材工厂。水玻璃的分子式是=Na2O · mSi02,分子量是122. 054，英文名为Sodium silicate, Water glass。水玻璃是一种可溶性娃酸盐，由一种内含不同比例的碱金属和二氧化硅的系统组成。常用的水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类，俗称泡花碱。钠水玻璃为硅酸钠水溶液，分子式为Na2O · mSi02。钾水玻璃为硅酸钾水溶液，分子式为K2O · mSi02。 钠水玻璃分子式中的m称为水玻璃的模数，代表Na2O和SiO2的摩尔比，是非常重要的参数。 m值越大,水玻璃的粘度越高,但水中的溶解能力下降。当m大于3. O时,只能溶于热水中， 给使用带来麻烦。m值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。我国生产的水玻璃模数一般在2. 4 3. 3之间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种利用煤矸石制取水玻璃的方法。本发明的技术方案如下本发明的制备方法一种利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步骤(I)将煤矸石放入研钵中破碎，然后用200目的筛子进行筛滤。(2)将经过筛滤的粉末状煤矸石灰放入坩埚中，在马弗炉中对煤矸石进行焙烧活化，焙烧温度750°C，焙烧时间lh。(3)将焙烧后的粉末状煤矸石和质量浓度为20%的盐酸溶液按固液比(g/mL) 1/6 混合，放入恒温加热磁力搅拌器中，在95°C下反应时间为I. 5h，然后用抽滤机进行渣液分离，把滤渣洗净烘干。(4)将洗净烘干后的滤渣研碎成均匀粉末，和浓度为I. 8mol/L的氢氧化钠溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入温度为70°C恒温加热磁力搅拌器中反应2. 5h。反应后用抽滤机进行洛液分离，滤液即为液体水玻璃。本发明的有益之处在于，发明一种利用矿山废弃物煤矸石制备水玻璃的工艺，不但原材料成本低廉，工艺简单，而且达到废物资源化利用的目的。
图I :酸浸反应温度对SiO2浸出率的影响；图2 :酸浸反应时间对SiO2浸出率的影响；图3 :酸浸反应固液比对SiO2浸出率的影响；图4 :碱浸反应固液比对SiO2浸出率的影响；
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。(I)煤矸石的破碎将煤矸石放入研钵中破碎，表I为煤矸石中的化学成分，然后用200目的筛子进行筛滤，取粉末状煤矸石灰备用。表I煤矸石的化学成分(质量百分比)
权利要求
1.一种利用煤矸石制取水玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将煤矸石放入研钵中破碎，然后用200目的筛子进行筛滤；(2)将经过筛滤的粉末状煤矸石灰放入坩埚中，在马弗炉中对煤矸石进行焙烧活化，焙烧温度750°C，焙烧时间Ih ；(3)将焙烧后的粉末状煤矸石和质量浓度为20%的盐酸溶液按固液比(g/mL)l/6混合，放入恒温加热磁力搅拌器中，在95°C下反应时间为I. 5h，然后用抽滤机进行渣液分离， 把滤渣洗净烘干；(4)将洗净烘干后的滤渣研碎成均匀粉末，和浓度为1.8mol/L的氢氧化钠溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入温度为70°C恒温加热磁力搅拌器中反应2. 5h ;反应后用抽滤机进行洛液分离，滤液即为液体水玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步骤(1)将煤矸石放入研钵中破碎，然后筛滤。(2)将经过筛滤的粉末状煤矸石灰放入坩埚中，在马弗炉中对煤矸石进行焙烧活化。(3)将焙烧后的粉末状煤矸石和质量浓度为20％的盐酸溶液按固液比(g/mL)1/6混合，在95℃下反应时间为1.5h，渣液分离，把滤渣洗净烘干。(4)将洗净烘干后的滤渣研碎成均匀粉末，和浓度为1.8mol/L的氢氧化钠溶液按固液比(g/mL)1/10混合，放入温度为70℃恒温加热磁力搅拌器中反应2.5h，反应后用抽滤机进行渣液分离，滤液即为液体水玻璃。本发明的有益之处在于，发明一种利用矿山废弃物煤矸石制备水玻璃的工艺，不但原材料成本低廉，工艺简单，而且达到废物资源化利用的目的。
文档编号C01B33/32GK102583417SQ201210081058
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者贾锐鱼, 赵晓光 申请人:西安科技大学