采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性合成硅灰石的制备方法，属于煤基固废综合利用领域。
【背景技术】
[0002] 近年来我国火力发电发展较快，粉煤灰产生量快速增加。据统计，"十二五"术我 国粉煤灰年产生量将达到5. 7亿吨，综合利用面临的形势十分严峻。国家发改委新修订发 布《粉煤灰综合利用管理办法》表示，鼓励对粉煤灰进行高附加值和大掺量利用，该办法已 于2013年3月1日实施。《管理办法》从五个方面明确了鼓励支持政策，包括支持发展高铝 粉煤灰提取氧化铝及相关产品；支持发展技术成熟的大掺量粉煤灰新型墙体材料；鼓励利 用粉煤灰作为水泥混合材并在生料中替代黏土进行配料；鼓励利用粉煤灰用作商品混凝土 掺和料等。而目前粉煤灰中大量有价元素资源并未得到科学合理的开发利用，不仅造成了 资源的大量浪费，而且粉煤灰的运输和大量囤积产生了严重的占地和环境污染等一系列问 题。因此，开发粉煤灰高附加值利用技术，提取有价元素，越来越得到国家和当地政府的重 视。
[0003] 众所周知，粉煤灰中含有丰富的硅资源，虽然相关科研单位对粉煤灰中硅元素的 提取开展了大量研宄，但目前并没有实现大规模的推广和应用，造成这种结果的原因一方 面是提取技术的不成熟，另一方面是所提取出来的硅及其衍生产品很难实现高附加值利 用，这些综合因素导致粉煤灰提取硅元素的经济性很难体现，进而限制了其大规模推广应 用。
[0004] 本发明所涉及的合成硅灰石是一种轻质、多孔的无机非金属材料，其可作为造纸 功能助剂、塑料功能填料、颜料以及吸附剂等，可明显改善纸张及塑料制品的性能，大幅降 低生产成本，具有广阔的应用前景。本发明中的合成硅灰石以硅酸钠和石灰乳为原料，采 用特定的合成工艺进行生产，而合成合成硅灰石所需的硅酸钠可采用粉煤灰为原料进行生 产。因此，通过合理规划，本发明提供了一种采用粉煤灰提取硅酸钠，进而生产合成硅灰石 的途径和方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，开发粉煤灰高附 加值利用技术，并为市场提供一种功能性的无机矿物粉体。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用粉煤灰制备合成硅灰石的方 法，包括：将粉煤灰与氢氧化钠溶液在一定配比和浓度下混合，获得满足要求的粉煤灰浆 液；将调制好的粉煤灰浆液泵送至反应釜中，在一定条件下进行脱硅反应，获得洁净的硅酸 钠溶液；然后将石灰乳、硅酸钠溶液与改性剂依次加入反应罐中在一定条件下反应，反应后 的产物浆液经脱水、酸洗、干燥等工序，获得合成硅灰石粉体。
[0007] 为实现粉煤灰中的娃与氢氧化钠充分反应，粉煤灰衆液中粉煤灰的质量百分含量 控制在15-30%，浆液中氢氧化钠的质量百分含量控制在10-20%。调制好的粉煤灰浆液泵 送至反应釜中进行脱硅反应，粉煤灰浆液在反应釜中脱硅反应条件如下：温度90-120°C， 时间50-120min，反应过程中要充分搅拌。
[0008] 脱硅反应后的浆液经过滤、洗涤和净化，获得纯净的硅酸钠溶液，硅酸钠溶液指标 控制如下：模数0.3-1. 0, SiO2含量40-60g/L，浮游物含量<0.1%。将满足上述要求的硅 酸钠溶液泵送至硅酸钠溶液储槽，用于合成硅灰石的合成。
[0009] 石灰乳的制备方法为：将生石灰进行消化，消化用水量为生石灰重量的4-6倍，消 化时间2-6小时。所用石灰石指标要求为：氧化钙含量彡53wt%，氧化镁含量< I. Owt%， 氧化娃含量< L Owt %，酸不溶物< 3. Owt %。
[0010] 将制备好的石灰乳、硅酸钠溶液及改性剂依次加入反应罐中进行改性合成硅灰石 的合成，反应条件控制如下：温度40-50°C，石灰乳（CaO计）与硅酸钠6102计）摩尔比为 0.85-1. 1 : 1，反应时间90-120min。改性剂为油酸钠、硬脂酸或月硅酸钠中的一种，改性剂 用量为绝干石灰乳质量的〇. 1-0. 6%。反应结束后对产物浆液进行脱水，脱水后的湿饼采用 稀酸洗涤，所用稀酸为盐酸、硫酸或磷酸中的一种，稀酸浓度为〇. 05-0. 5mol/L，用量为改性 合成硅灰石绝干重量的2-5倍。洗涤后的合成硅灰石输送至烘干设备进行干燥，烘干温度 彡 KKTC0
[0011] 采用本发明提供的方法，能够获得孔隙结构发达的合成硅灰石粉体，产品指标如 下：真密度I. 2-1. 5g/cm3,平均粒径为2-10 μ m，最大粒径< 20 μ m，325目筛余物<0· 5,比 表面积为100-300m2/g。
[0012] 本发明制备的合成硅灰石粉体可直接用于造纸、塑料及环保等行业，也可进行研 磨分级、改性等二次加工处理，根据用户需求生产出不同规格的产品。
[0013] 本发明具有以下有益效果：
[0014] 1、本发明提供了一种粉煤灰高附加值利用技术，粉煤灰脱硅后的滤饼可用于建材 行业，也可出售给氧化铝厂，作为提取氧化铝的原料进行使用，进而实现粉煤灰提取有价元 素的高附加值利用。
[0015] 2、本发明为造纸、塑料等厂家提供一种独特的功能性粉体，为客户提高产品质量、 降低生产成本提供一条有效途径，具有广阔的市场前景。
[0016] 3、本发明充分考虑了大规模生产的可实施性，具有显著的经济优势，为下阶段的 规模化生产及市场推广奠定了坚实基础。
[0017] 4、本发明提供的制备方法操作简单、灵活，可操作性较强，具有显著的经济和环境 效益，易于产业化推广。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 将配制好的浓度为20 %的氢氧化钠溶液加至反应釜中，开启搅拌，然后加入一 定量的粉煤灰，并补充清水，控制粉煤灰质量百分含量为25%，氢氧化钠质量百分含量为 10%。脱硅反应温度l〇〇°C，脱硅反应时间120min，反应结束后所获得硅酸钠溶液模数为 0. 6〇
[0020] 将浓度为90g/L (CaO计）的石灰乳加至反应罐中，开启搅拌，然后加入硅酸钠溶液 及改性剂进行合成反应，合成反应条件为：石灰乳（CaO计）和硅酸钠610 2计）的摩尔比 为0.85 : 1，反应温度40°C，反应时间90min，改性剂油酸钠用量为0.3%。反应完成后，将 获得的产物浆液经脱水处理，脱水后的产物湿饼采用〇. lmol/L的稀硫酸洗涤，稀硫酸用量 为改性合成硅灰石质量的3倍，洗涤后的产品在100°C以下进行烘干处理，获得改性合成硅 灰石粉体。
[0021] 对本实施例获得的合成硅灰石粉体进行指标测试，结果见表1
[0022] 表1实施例1获得的合成硅灰石粉体各项指标
[0023]
【主权项】
1. 采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将粉煤灰与氢氧化钠溶液在一定配比和浓度下混合，获得粉煤灰浆液； 2) 将调制好的粉煤灰浆液泵送至反应釜中，在一定条件下进行脱硅反应，获得洁净的 硅酸钠溶液； 3) 然后将石灰乳、硅酸钠溶液与改性剂依次加入反应罐中在一定条件下反应，反应后 的产物浆液经脱水、酸洗、干燥等工序，获得合成硅灰石粉体。
2. 根据权利要求1所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述步骤 1) 中粉煤灰衆液中粉煤灰的质量百分含量为15-30%，粉煤灰衆液中氢氧化钠的质量百分 含量为10-20%。
3. 根据权利要求1所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述步骤 2) 中脱硅反应条件为温度90-120°C，时间50-120min。
4. 根据权利要求1或3所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述 步骤2)中洁净硅酸钠溶液指标控制如下：模数0. 3-1.0, Si02含量40-60g/L，浮游物含量 < 0? 1%〇
5. 根据权利要求1所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述步 骤3)中改性剂为油酸钠、硬脂酸或月硅酸钠中的一种，改性剂用量为绝干石灰乳质量的 0? 1-0. 6%〇
6. 根据权利要求1所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述步骤 3) 中反应条件控制如下：温度40-50°C，反应时间90-120min，石灰乳（CaO计）与硅酸钠 (5102计）摩尔比为0.85-1.1:1。
7. 根据权利要求1所述的采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，其特征在于，所述 步骤3)中酸洗所用的酸为稀酸，所述稀酸为盐酸、硫酸或磷酸中的一种，稀酸浓度为 0. 05-0. 5mol/L，用量为改性合成硅灰石绝干重量的2-5倍。
【专利摘要】本发明提供一种采用粉煤灰制备合成硅灰石的方法，该方法包括：将粉煤灰与氢氧化钠溶液在一定配比和浓度下混合，获得粉煤灰浆液，将粉煤灰浆液泵送至反应釜中，在一定条件下进行脱硅反应，获得洁净的硅酸钠溶液，然后将硅酸钠溶液、石灰乳及改性剂在一定条件下反应，反应后的产物浆液经脱水、酸洗、干燥等工序，获得合成硅灰石。粉煤灰脱硅后的滤饼可用于建材行业，也可出售给氧化铝厂，作为提取氧化铝的原料进行使用，实现粉煤灰提取有价元素的高附加值利用。采用本方法得到的合成硅灰石具有白度高、比表面积大、孔隙率高、比重小和吸油值高的特性，是一种优良的精细化工材料，可作为造纸助剂、塑料功能填料、颜料等，具有广泛的应用领域。
【IPC分类】C01B33-24
【公开号】CN104528745
【申请号】CN201410714906
【发明人】郭建文, 赵向男
【申请人】郭建文, 赵向男
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月2日