一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及提取铝领域，尤其涉及一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法。
【背景技术】
[0002]粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。目前我国粉煤灰的总堆存量已超过10亿t，现在以每年8000万t的速度增加，而粉煤灰的利用不到50%。粉煤灰堆存不仅占用大量的土地，污染环境，还危及生物和人健康，而且粉煤灰中的许多有用成分得不到合理的利用，造成资源浪费。
[0003]在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性。国标一级:采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正在全国迅速发展。国标二级:优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。国标三级:粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。它是燃烧煤的发电厂将煤磨成100微米以下的煤粉，用预热空气喷入炉膛成悬浮状态燃烧，产生混杂有大量不燃物的高温烟气，经集尘装置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的化学组成与粘土质相似，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可用作农业肥料和土壤改良剂，回收工业原料和作环境材料。粉煤灰在水泥工业和混凝土工程中的应用:粉煤灰代替粘土原料生产水泥，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏磨细制成的水硬胶凝材料，水泥工业采用粉煤灰配料可利用其中的未燃尽炭；粉煤灰作水泥混合材；粉煤灰生产低温合成水泥，生产原理是将配合料先蒸汽养护生成水化物，然后经脱水和低温固相反应形成水泥矿物；粉煤灰制作无熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是将干燥的粉煤灰掺入10%-30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分别磨细后再混合均匀制成的水硬性胶凝材料；粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。粉煤灰在建筑制品中的应用:蒸制粉煤灰砖，以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料，也可掺入适量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成型、常压或高压蒸汽养护后而形成的一种墙体材料；烧结粉煤灰砖，以粉煤灰、粘土及其他工业废料为原料，经原料加工、搅拌、成型、干燥、培烧制成砖；蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖，以粉煤灰为主要原料，加入一定量的石灰和泡沫剂，经过配料、搅拌、烧注成型和蒸压而成的一种新型保温砖；粉煤灰硅酸盐砌块，以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料，煤渣、高炉矿渣等为骨料，加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的墙体材料；粉煤灰加气混凝土，以粉煤灰为原料，适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉，加水搅拌呈浆，注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料；粉煤灰陶粒，以粉煤灰为主要原料，掺入少量粘结剂和固体燃料，经混合、成球、高温培烧而制的一种人造轻质骨料；粉煤灰轻质耐热保温砖，是用粉煤灰、烧石、软质土及木肩进行配料而成，具有保温效率高，耐火度搞，热导率小，能减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。粉煤灰作农业肥料和土壤改良剂:粉煤灰具有良好的物理化学性质，能广泛应用于改造重粘土、生土、酸性土和盐碱土，弥补其酸瘦板粘的缺陷，粉煤灰中含有大量枸溶性硅钙镁磷等农作物所必需的营养元素，故可作农业肥料用。回收工业原料:回收煤炭资源，利用浮选法在含煤炭粉煤灰的灰浆水中加入浮选药剂，然后采用气浮技术，使煤粒粘附于气泡上浮与灰渣分离；回收金属物质粉煤灰中含有Fe203、Al2O3、和大量稀有金属；分选空心微珠，空心微珠具有质量小、高强度、耐高温和绝缘性好，可以用于塑料的理想填料，用于轻质耐火材料和高效保温材料，用于石油化学工业，用于军工领域，坦克刹车。作环保材料:利用粉煤灰可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等环保材料；粉煤灰还可用于处理含氟废水、电镀废水与含重金属例子废水和含油废水，粉煤灰中含有的A1203、CaO等活性组分，能与氟生产配合物或生产对氟有絮凝作用的胶体离子，还含有沸石、莫来石、炭粒和硅胶等，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是提供一种从粉煤灰中提取铝的方法。
[0005]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、铝复合耐火材料的方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将粉煤灰研磨至细度为200-300目，加入活化剂、水，70-100kHz的频率下超声处理4-6分钟；
(2)将上述超声处理后的物料在680-700°C下加热至水干，送入马弗炉中，900-1000°C下焙烧30-40分钟；
(3)将上述焙烧料冷却至常温，加入6-10mol/l的氢氧化钠，60-80°C下保温反应1_2小时，过滤，得到含硅滤液和滤渣；
(4)将滤渣加入到其重量1.8-2倍的盐酸溶液中，盐酸浓度为30-40%，在100-120°C下保温反应1-2小时，过滤，得二次滤液和二次滤渣；
(5)调整二次滤液PH值为4-5，经沉淀、过滤后得到三次滤渣及三次滤液，三次滤渣经洗涤、烘干后在1000-1200°C下煅烧50-60分钟，得氧化铝；
(6)将上述含硅滤液、二次滤渣、氧化铝混合，加入助剂，30-60kHz的频率下超声处理10-12分钟，100-120°C下干燥处理，干燥完全后磨成细粉，即得所述耐火材料。
[0006]一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法，步骤(I)中所述的活化剂是由下述重量份的原料组成的:十二烷基苯磺酸钠1-重量份、氨基三甲叉膦酸2-3份、氟硅酸钠
6-10份、四硼酸钾1-2份；所述的活化剂、水与粉煤灰的重量比例为1-2:100:31-50。
[0007]—种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法，步骤(6)中所述的助剂是由下述重量份的原料组成的:二氧化锆3-5重量份、茶皂素1-2重量份、氧化钙6-10重量份、六方氮化硼4-6重量份、磷酸二氢铝1-2重量份、硅丙乳液3-4重量份、去离子水100-120重量份，所述的助剂与含硅滤液、二次滤渣、氧化铝混合料的重量比为10:1-1.2。
[0008]一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法，步骤(6)中所述的助剂的制备方法包括以下步骤:
将氧化钙加入到3-4倍重量的去离子水中，搅拌均匀，得液a ；
将茶皂素加入到6-10倍重量的去离子水中，搅拌均匀，得液b ;
将硅丙乳液加入到剩余的去离子水中，加入磷酸二氢铝，升高温度为60-65°C，加入液a、液b，保温搅拌20-30分钟，加入剩余个原料，500-1000转/分搅拌分散3_5分钟，即得所述助剂。
[0009]本发明的优点是:
传统的粉煤灰活化大多都用混合焙烧的方法，能耗较高，本发明先将粉煤灰与活化剂、水混合，通过超声处理的方式，可以在短时间、较低温度下达到活化效果，可以有效的提高娃、销的提取率，加入的助剂不仅可以有效提尚各物料间的相容性，还可以提尚成品的稳定性和耐火性，可以应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，无毒无无污染，安全环保。
【具体实施方式】
[0010]本发明实施例中采用的粉煤灰中的化学成分组成为:
S12 54.34% ；
Al2O3 26.17% ；
Fe2O3 12.31% ；
CaO 5.03% ；
MgO 1.79% ；
SO3 0.19% ；
剩余的为烧失量。
[0011]实施例1:
一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)将粉煤灰研磨至细度为300目，加入活化剂、水，90kHz的频率下超声处理4分钟；
(2)将上述超声处理后的物料在700°C下加热至水干，送入马弗炉中，1000°C下焙烧31分钟；
(3)将上述焙烧料冷却至常温，加入9mol/l的氢氧化钠，80°C下保温反应I小时，过滤，得到含硅滤液和滤渣；
(4)将滤渣加入到其重量1.8-2倍的盐酸溶液中，盐酸浓度为33%，在120°C下保温反应I小时，过滤，得二次滤液和二次滤渣；
(5)调整二次滤液PH值为4，经沉淀、过滤后得到三次滤渣及三次滤液，三次滤渣经洗涤、烘干后在1200°C下煅烧60分钟，得氧化铝；
(6)将上