一种从粉煤灰中提取硅、钙用于填料补强的方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及粉煤灰提取利用领域，尤其涉及一种从粉煤灰中提取硅、钙用于 填料补强的方法。
【背景技术】
[0002] 我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。我国的能源工业稳步发展，发电 能力年增长率为7. 3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂 每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1. 25亿吨，2000年约为1. 5亿 吨，到2010年达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成了巨大的压力。另一方 面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利， 已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染与资源缺 乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。经过开发，粉煤灰在建工、 建材、水利等各部门得到广泛的应用。20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物 资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研宄和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研宄 工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、 价格低廉、兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。对粉煤灰的研宄 工作大都由理论研宄转向应用研宄，特别是要着重资源化研宄和开发利用。利用粉煤灰生 产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了 重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治 理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等 方面的应用，发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝 土制品、尚级填料等尚级化利用途径。
[0003] 我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：Si02、Al203、Fe0、Fe 203、Ca0、Ti02、Mg0、 K20、似20、50^1102等，此外还有？ 205等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，页岩；氧化铁主要 来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
[0004] 粉煤灰的元素组成（质量分数）为：0 47. 83%，Si 11. 48%~31. 14%，Al 6. 40%~ 22. 91%，Fe L 90% ~18. 51%，Ca 0· 30% ~25. 10%，K 0· 22% ~3. 10%，Mg 0· 05% ~L 92%， Ti 0. 40% ~1. 80%，S 0. 03% ~4. 75%，Na 0. 05% ~1. 40%，P 0. 00% ~0. 90%，Cl 0. 00% ~ 0· 12%，其他 0· 50% ~29. 12%。
[0005] 由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区 不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体化学 成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。其主要化学组成见下 表。
[0006] 我国电厂粉煤灰化学组成％相关信息
粉煤灰的活性主要来自活性SiO2 (玻璃体SiO2)和活性Al2O3 (玻璃体Al2O3 )在一定 碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和f-CaO(游离氧化钙）都是 活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏（CaSO 4)的形式存在，它对粉煤灰早 期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉煤灰中的钙 含量在3%左右，它对胶凝体的形成是有利的。国外把CaO含量超过10%的粉煤灰称为C类 灰，而低与10%的粉煤灰称为F类灰。C类灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，F 类灰常作混凝土掺和料，它比C类灰使用时的水化热要低。
[0007] 粉煤灰中少量的MgO、Na20、K2O等生成较多玻璃体，在水化反应中会促进碱硅反 应。但MgO含量过高时，对安定性带来不利影响。
[0008] 粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一种惰性物质不仅对粉煤灰的活性有害，而且 对粉煤灰的压实也不利。过量的Fe 2O3对粉煤灰的活性也不利。
[0009] 粉煤灰的矿物组成：由于煤粉各颗粒间的化学成分并不完全一致，因此燃烧过程 中形成的粉煤灰在排出的冷却过程中，形成了不同的物相。比如：氧化硅及氧化铝含量较 高的玻璃珠在铁矿，另外，粉煤灰中晶体矿物的含量与粉煤灰冷却速度有关。一般来说，冷 却速度较快时，玻璃体含量较多：反之，玻璃体容易析晶。可见，从物相上讲，粉煤灰是晶体 矿物和非晶体矿物的混合物。其矿物组成的波动范围较大。一般晶体矿物为石英、莫来石、 氧化铁、氧化镁、生石灰及无水石膏等，非晶体矿物为玻璃体、无定形碳和次生褐铁矿，其中 玻璃体含量占50%以上。
【发明内容】
[0010] 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种从粉煤灰中提取硅、钙用于 填料补强的方法。
[0011] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种从粉煤灰中提取硅、钙用于填料补强的方法，包括以下步骤： (1) 将粉煤灰与其重量1-2%的活化剂混合，搅拌均匀，置于600-700°C下煅烧1-2小时， 冷却后磨成细粉，过200-260目筛； (2) 将上述筛分料加入到2-3倍去离子水中，50-60°C下保温30-40分钟，过滤，得滤渣 和含钙滤液； (3) 在上述滤渣中加入7-10m〇l/L的氢氧化钠溶液，在90-100°C下保温搅拌30-50分 钟，冷却过滤，得到含硅滤液，所述的氢氧化钠与滤渣的体积重量比为3-5ml :lg ; (4) 将上述含钙滤液、含硅滤液混合，搅拌均匀，控制反应温度为80-90°C，加入补强助 剂，搅拌均匀，通入CO2含量为70-80%的混合气体进行碳化反应，直至沉淀不再增加为止， 停止通入气体，得碳化液； (5) 将上述碳化液在100-1KTC下加热至水干，再经过微波干燥，磨成细粉，即得。
[0012] 一种从粉煤灰中提取硅、钙用于填料补强的方法，步骤（1)中所述的活化剂是由下 述重量份的原料组成的：氟硅酸钠1-2重量份、硬脂酸钙2-3重量份、氟化钠2-4重量份。
[0013] 一种从粉煤灰中提取硅、钙用于填料补强的方法，步骤（4)中所述的补强助剂是由 下述重量份的原料组成的：邻苯二甲酸醋4-5重量份、灰妈粉3-4重量份、茶阜素0. 1-0. 2 重量份、硅烷偶联剂KH550 0. 5-1重量份、微细二氧化硅气凝胶1-2重量份、六钛酸钾晶须 1-2重量份；所述的补强助剂的用量为含钙滤液、含硅滤液混合液重量的10-20%。
[0014] 一种从粉煤灰中提取硅、钙用于填料补强的方法，本发明的填料主要用于轮胎、胶 管、密封圈等橡胶材料的补强。
[0015] 本发明的优点是： 本发明将粉煤灰经过提取硅、钙后与助剂混合，形成新的补强剂，本发明的补强剂可以 有效的提高胶料的定伸应力和硬度，改善耐磨性、耐热性和耐屈挠龟裂性，降低扯断永久变 形性，高效的利用了粉煤灰，将硅、妈有效的复合，经检测，其中硅的提取率为76-85%，钙的