一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机化工领域，涉及固体废弃物综合利用、耐火材料的合成技术领域；具体地，涉及一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法。
【背景技术】
[0002]高铝粉煤灰是内蒙古中部、山西北部地区特色高铝煤炭燃烧发电后产生的固体废弃物。目前年产生量约3000万吨，但综合利用率不足20%，造成了严重的环境污染。另一方面，高铝粉煤灰潜在资源量大，其Al2O3含量>40%，主要以莫来石相稳定存在，可用于代替日益短缺的铝土矿制备莫来石耐火材料。
[0003]目前以粉煤灰合成莫来石的研宄主要以提高铝硅比为目的。CN102092734A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石的方法，以粉煤灰、粉状铝源和高岭土为原料经过调配烧制得到莫来石。CN101643359A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，将粉煤灰与铝矾土进行配料、煅烧制备莫来石。CN102765944A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石的方法，将粉煤灰与氧化铝进行配料、煅烧，得到较高铝硅比的莫来石产品。总体上，现有研宄均需额外添加铝土矿、工业氧化铝等高铝矿物，成本较高且杂质含量难以大幅度降低。基于此，本单位前期提出了稀酸活化、深度脱硅的技术思路，CN102583411A和CN102583409A公开了一种利用粉煤灰生产莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过预处理、脱硅、酸活化、二次脱硅、烧结等过程得到莫来石。与前期提出思路相比，该思路实现了不添加高铝矿物制备得到高品质莫来石的技术思路，氧化铝含量可以达到60% -70%，但铁钙等杂质尚未实现深度脱除，难以达到高端铝硅质耐火材料使用要求。
【发明内容】
[0004]针对上述研宄现状，本发明进一步提出脱硅粉煤灰的两段酸处理过程，使得处理后高铝粉煤灰中氧化铝含量达65%，铁含量降至0.3 %左右，钠含量降至0.1 %以下，钙含量降至0.5%以下，实现杂质含量的有效控制和氧化铝含量的大幅度提升。进一步采用这种处理后的高铝粉煤灰，经过水洗、煅烧等过程合成高牌号的莫来石产品。
[0005]本发明要解决的技术问题主要是通过以下方案来实现的:
[0006]本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，包括以下步骤:
[0007](I)将高铝粉煤灰与氢氧化钠稀碱溶液混合进行预脱硅处理，处理后进行过滤操作得到滤饼和滤液；
[0008](2)将步骤(I)所生产的滤饼用稀盐酸进行脱硅活化处理，经过滤得到滤饼；
[0009](3)将步骤(2)所生产的滤饼用浓盐酸进行酸处理除杂处理，经过滤得到二次酸处理滤饼；
[0010](4)对步骤(3)所产生的二次酸处理滤饼进行水洗、过滤、焙烧，得到白度较好，铝硅比较高的产物莫来石产品。
[0011]根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，其中步骤(I)所述的稀碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾等，浓度在4.5-5.5mol/L ;混合后料浆产物固含量在300g/L-400g/L，所述预脱硅的处理温度在80-100°C之间，处理时间为1.5-4.0h。所述稀碱溶液与高铝粉煤灰的液固比为l_5mL/g步骤⑴所涉及的过滤操作，使用本领域公知的过滤方法均可。
[0012]根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(2)中的酸可以为盐酸、硫酸、硝酸、草酸等中的一种或几种，氢离子浓度在0.5-1.5mol/L，液固比在
8.0-12.0之间，反应温度在45-65°C，反应时间为20_60min。
[0013]根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(3)中的酸可以为盐酸、硫酸、硝酸、草酸等，氢离子浓度在5.0-7.0mol/L，液固比在3_5之间，反应温度在60-80°C之间，反应时间为0.5-1.5ho
[0014]根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(4)水洗过程中，水与二次酸处理滤饼质量比在2-4之间，水洗温度为80-95°C之间，洗涤后的二次酸处理滤饼进窑焙烧前充分洗涤至PH在3.0以上，焙烧温度在800-1200°C。
[0015]与现有技术相比，本发明在前期一步浓酸处理工艺的基础上，针对铁钙等杂质深度脱除的需要，采用稀酸-浓酸二步工艺处理脱硅后粉煤灰，可在保证氧化铝含量提高的基础上实现杂质的大幅度降低。烧结后的莫来石产品中铁含量小于0.4%，钙含量小于0.5%，可作为原料用于高档耐火材料生产。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体的事实案例进一步描述本发明，这些事例仅是典范性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的技术方案细节和形式进行修改或替换，但这些修改和发明均属于本发明的范畴之内。
[0018]实施案例I
[0019]预脱娃:采用氧化铝含量不低于42%的粉煤灰和浓度为4.5mol/L氢氧化钠溶液按液固比3:1混合均匀后加热至80°C，以300r/min的速度反应3.5h，洗涤、过滤后得到脱硅粉煤灰。
[0020]酸处理:将脱硅粉煤灰与浓度为0.5mol/L、65°C盐酸按照液固比为12:1进行混合，以300r/min速度反应60min，洗涤、过滤后得到的滤饼与浓度为5.0mol/L、80°C的浓盐酸按液固为5:1混合，以300r/min的速度反应1.5h，洗涤、过滤后得到二次酸处理滤饼。
[0021]焙烧:将二次酸处理滤饼在80°C下，按液固质量比2:1水洗至pH3.0，过滤后进窑烧制，烧制温度为800 °C，得到铝硅比约为2.5，铁含量约为0.47 %，钠含量为0.08 %，钙含量为0.5%的莫来石产品。
[0022]实施案例2
[0023]预脱硅:采用氧化铝含量不低于42%的粉煤灰和浓度为5mol//L氢氧化钾溶液按液固比为3:1混合均匀后加热至100°C，以300r/min的速度搅拌反应2.5h，洗涤、过滤后得到脱硅粉煤灰。
[0024]酸处理:将脱硅粉煤灰与浓度为1.0mol//L、55°C硝酸按照液固比为10:1进行混合，以300r/min的搅拌速度搅拌反应40min，洗涤、过滤后得到的滤饼与浓度为6.0mol/L、70°C的浓硝酸按液固为4:1混合，以300r/min的速度反应1.0h，洗涤、过滤后得到二次酸处理滤饼。
[0025]焙烧:将二次酸处理滤饼在90°C下，按液固质量比3:1水洗至pH4.0，过滤后进窑烧制，烧制温度为800 °C，得到铝硅比约为2.7，铁含量约为0.39 %，钠含量为0.02 %，钙含量为0.41%的莫来石产品。
[0026]实施案例3
[0027]预脱硅:采用氧化铝含