一种粉煤灰铝硅分离利用的方法以及其方法得到的雪硅钙石和氧化硅的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粉煤灰铝硅分离利用的方法以及其方法得到的雪硅钙石和氧化 硅。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰作为火电厂燃煤的必然产物，是中国最大的单一工业固体废弃物。粉煤灰 提铝的资源化利用不但对环境保护是一大贡献，同时，在当前中国铝土资源即将耗尽之际， 也具有重要的战略意义。
[0003] 粉煤灰提铝工艺主要分酸法，碱法，酸碱联合法，以及硫酸铵法等。但无论是酸法 提铝还是碱法提铝，都存在提铝副产少、附加值低的问题，极大影响了粉煤灰提铝的经济 性。因此，提1?粉煤灰提错的附加值成为研究的热点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中粉煤灰提铝附加值低的缺陷，提供一种粉煤灰铝 硅分离利用的方法。
[0005] 本发明的发明人在研究中发现，将粉煤灰磁选除铁后与碱溶液接触进行预脱硅， 脱硅粉煤灰与生石灰和碳酸钠混合进行烧结、溶出得到的碱式硅酸钙与预脱硅得到的脱硅 液混合加入石灰乳进行联合苛化脱碱获得雪硅钙石，并用盐酸酸解，能够在提铝的同时得 到纯度极高的白炭黑，同时还能得到无水氯化钙，能够极大提高粉煤灰提铝的附加值。
[0006] 因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种粉煤灰铝硅分离利用的方法，所述方 法包括：
[0007] (1)将粉煤灰与碱溶液接触进行预脱硅反应，固液分离得到脱硅液和脱硅粉煤 灰；
[0008] (2)将步骤（1)得到的脱硅粉煤灰与生石灰和碳酸钠混合进行烧结，得到熟料，熟 料经溶出得到铝酸钠粗液和碱式硅酸钙；
[0009] (3)将步骤（2)得到的铝酸钠粗液经脱硅、碳分和焙烧，得到氧化铝；
[0010] (4)将步骤（2)得到的碱式硅酸钙加入到步骤（1)得到的脱硅液中，并加入石灰乳 进行联合苛化脱碱，固液分离得到雪硅钙石和碱溶液。
[0011] 优选地，步骤（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后钙与硅的摩尔比为1 : 0· 5_2· 0〇
[0012] 优选地，步骤（4)中，所述联合苛化脱碱的条件包括：温度为60-120°C，时间为 0. 5~3h〇
[0013] 优选地,上述方法的步骤（1)中,粉煤灰与碱溶液接触反应之前,还包括对粉煤灰 进行磁选除铁处理。
[0014] 同样优选地，上述方法还包括对步骤（4)中的所述雪硅钙石进行进一步处理得到 氧化硅和氯化钙。
[0015] 进一步优选地，本发明所述的方法还包括：
[0016] (5)将步骤（4)得到的雪硅钙石与盐酸反应生成硅胶和氯化钙溶液，固液分离后， 将硅胶烘干得到白炭黑，将氯化钙溶液蒸发结晶，烘干后得到无水氯化钙。
[0017] 本发明另一方面还提供了一种根据本发明所述的方法制备得到的雪硅钙石。
[0018] 本发明第三个方面还提供了一种由根据本发明所述的方法中的雪硅钙石制备得 到的氧化硅。
[0019] 本发明提供的粉煤灰铝硅分离利用的方法，能够在提铝的同时获得白炭黑和无水 氯化钙副产品，而且白炭黑的纯度可达到99%以上。本发明方法极大提高了粉煤灰提铝的 附加值。
[0020] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明方法的一种实施方式的工艺图。
[0022] 图2是实施例1得到的碱式硅酸钙的XRD图。
[0023] 图3是实施例1得到的雪硅钙石的XRD图。
[0024] 图4是实施例1得到的白炭黑的XRD图。
【具体实施方式】
[0025] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026] 本发明提供了一种粉煤灰铝硅分离利用的方法，该方法包括：
[0027] (1)将粉煤灰与碱溶液接触进行预脱硅反应，固液分离得到脱硅液和脱硅粉煤 灰；
[0028] (2)将步骤（1)得到的脱硅粉煤灰与生石灰和碳酸钠混合进行烧结，得到熟料，熟 料经溶出得到铝酸钠粗液和碱式硅酸钙；
[0029] (3)将步骤（2)得到的铝酸钠粗液经脱硅、碳分和焙烧，得到氧化铝；
[0030] (4)将步骤（2)得到的碱式硅酸钙加入到步骤（1)得到的脱硅液中，并加入石灰乳 进行联合苛化脱碱，固液分离得到雪硅钙石和碱溶液。
[0031] 优选地,上述方法的步骤（1)中,粉煤灰与碱溶液接触反应之前,还包括对粉煤灰 进行磁选除铁处理。
[0032] 同样优选地，上述方法还包括对步骤（4)中的所述雪硅钙石进行进一步处理得到 氧化硅和氯化钙。
[0033] 进一步优选地，本发明所述的方法还包括：
[0034] (5)将步骤（4)得到的雪硅钙石与盐酸反应生成硅胶和氯化钙溶液，固液分离后， 将硅胶烘干得到白炭黑，将氯化钙溶液蒸发结晶，烘干后得到无水氯化钙。
[0035] 本发明另一方面还提供了一种根据本发明所述的方法制备得到的雪硅钙石。
[0036] 本发明第三个方面还提供了一种由根据本发明所述的方法中的雪硅钙石制备得 到的氧化硅。
[0037] 根据本发明，尽管按照上述方法分离粉煤灰中的铝和硅，即可实现本发明的目的， 即能够在提铝的同时得到纯度极高的白炭黑，同时还能得到无水氯化钙，能够极大提高粉 煤灰提错的附加值。但为了进一步提1?白炭黑的纯度，从而进一步提1?粉煤灰提错的附 加值，优选情况下，步骤（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后钙与硅的摩尔比为1 : 0· 5-2. 0,优选 1 :0· 8-1. 4。
[0038] 本发明步骤（4)中，联合苛化脱碱的条件优选包括：温度为60_120°C，时间为 0. 5-3h ;优选地，温度为65-95°C，时间为0. 5-2h。
[0039] 本发明步骤（4)中，碱式硅酸钙和脱硅液在石灰乳的作用下，脱硅液中的硅酸盐与 氢氧化钙发生苛化生成偏硅酸钙和碱溶液，碱式硅酸钙在碱性环境的作用下，其中的钠和/ 或钾离子从碱式硅酸钙分解出来，并与水中的氢氧根离子结合生成碱溶液，分解剩余的硅 酸钙与脱硅液苛化的偏硅酸钙结合生成雪硅钙石（Ca 5Si6O16(OH)2)。当步骤（1)中的碱溶液 为氢氧化钠时，联合苛化脱碱的反应如下：
[0040] 2Na2CaSi04+4Na2Si0 3+Ca0+7H20 - Ca5Si6O16 (OH) 2+12Na0H
[0041] 本发明步骤（1)中，对于粉煤灰磁选除铁的方法无特殊要求，可以采用本领域常 用的磁选除铁方法，为了获得更好的除铁效果，本发明中，优选先将粉煤灰研磨至200-300 目，然后再进行磁选除铁。
[0042] 本发明步骤（1)中，与碱溶液接触是将粉煤灰中的硅溶于碱溶液中，因此，对于碱 溶液无特殊要求，只要能将硅溶于其中即可，优选情况下，碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化 钾的水溶液，更优选为浓度为10-20重量％的氢氧化钠溶液。
[0043] 本发明步骤（1)中，预脱硅反应的条件优选包括：温度为90-140°C，时间为 0. 5-2h。碱溶液与磁选除铁后的粉煤灰的液固质量比可以为2-