一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粉煤灰综合利用领域，特别涉及一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法。
【背景技术】
[0002]粉煤灰是燃煤锅炉产生的一种固体废物。它主要由硅铝玻璃、微晶矿物颗粒和未燃尽的残炭颗粒组成。粉煤灰露天的堆放方式不但占用土地资源，而且还引起了空气、周围地表水源或地下水的严重污染。因此，近年来越来越多的人们开始关注粉煤灰的处理和循环再利用。目前，粉煤灰的再利用主要有两个方面，一是用于制作水泥、混凝土、废物固化和结构填充物等附加值低的大灰量利用;二是用于回收有用金属、制备沸石和莫来石、用作废物吸附材料等高附加值的精细利用。其中因粉煤灰中富含硅和铝元素，因此如何有效地从粉煤灰中提取出硅和铝资源已成为粉煤灰综合利用的主要研究焦点之一。
[0003]粉煤灰是煤炭经高温燃烧后形成的产物，一般含有可溶于NaOH溶液的活性较高的非晶态Si02。因此，碱溶过程不但可以实现硅资源的选择性提取和利用，也可以有效地降低后续氧化铝提取过程中硅钙渣的生成量。由中国科学院地球化学研究所、中国矿物岩石地球学学会主办的《矿物学报》(2007，27(2):137-142)公开了张战军等人“从高铝粉煤灰中提取非晶态S12的试验研究”一文，文中报道了根据高铝粉煤灰的化学与物相组成特点，确立了利用NaOH提取非晶态S12的基本路线，并通过正交试验优化碱溶工艺。研究结果表明:经最佳条件反应后，S12的提取率达41.8%。中国科学院过程工程研究所主办、科学出版社出版的过程工程学报(2011，11(3):442-447)公开了杜淄川等人“高铝粉煤灰碱溶脱硅过程反应机理” 一文，文中报道了采用多种检测技术分析了高铝粉煤灰中主要矿物组成和含量，并结合热力学稳定性分析，考察了反应时间、反应温度对碱溶脱硅反应前后的粉煤灰物相、形貌和表面化学成分的影响。结果表明:高铝粉煤灰中非晶态S12占总S12—半以上，采用碱溶脱硅有利于提取非晶态的S12，但反应温度的影响较大，在130°C、反应2h的条件下，S12溶出率达42.5%。由公开文献可知，现有的碱溶法提取S12效率普遍较低，会对后续提取氧化铝等工序的实施产生一定影响。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种科学合理，简单易行，成本低，脱硅效率高，具有较好的工业化大规模生产应用前景的粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法。
[0005]解决其技术问题采用的技术方案是，一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，其特征是，它包括以下步骤:
(1)将粉煤灰置于烘箱中，干燥温度为105-120°C，干燥时间为10-12h，干燥后，经过冷却筛分，得到>0-〈300目的粉煤灰；
(2)配制浓度为180-240g/L的NaOH溶液；
(3)将步骤(I)得到的粉煤灰与步骤(2)的NaOH溶液，按固液比为1:2-4，将粉煤灰置于NaOH溶液中，用磁力搅拌器混合均匀，配制得到混合液；
(4)将混合液加入到高压反应釜中，反应温度为100-120°C，反应时间为l_2h进行脱硅反应；
(5)将步骤(4)脱娃反应的混合液，冷却至室温，采用高速离心机3500-6000rpm进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。
[0006]本发明粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法的有效益果体现在:
1)采用以粉煤灰为反应原料，以加压碱溶方式进行脱硅处理，加压处理可以有助于促进非晶态S12在碱液中的溶解，从而有利于提高脱硅率，得到高铝/硅比的灰渣用于后续提取氧化铝的原料；
2)通过加压碱溶提取粉煤灰中的硅资源，其方法科学合理，简单易行，成本低，脱硅率高，适于工业化大规模生产。
【具体实施方式】
[0007]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作出各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请权利要求书所限定的保护范围。
[0008]实施例1的一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，具体步骤为:
(1)将粉煤灰置于烘箱中，经120°c干燥10h，取出干燥的粉煤灰，再经冷却筛分，得到〉0-〈200目的粉煤灰；
(2)配制浓度为220g/L的NaOH溶液；
(3 )按照粉煤灰与NaOH的固液比为1:4，将步骤(I)得到的粉煤灰加入到步骤(2)的NaOH溶液中，并用磁力搅拌器搅拌20min，得到混合液；
(4)将步骤(3)得到的混合液加入到高压反应釜中，经120°C反应2h进行脱硅；
(5)待反应结束冷却至室温后，将步骤(4)脱硅反应的混合液冷却至室温，采用高速离心机3500-6000rpm进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。
[0009]实施例2的一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，具体步骤为:
(1)将粉煤灰置于烘箱中110°c干燥1h后，取出干燥的粉煤灰，再经冷却筛分，得到>0-〈250目的粉煤灰；
(2)配制浓度为200g/L的NaOH溶液；
(3 )按照粉煤灰与NaOH的固液比为1:3，将步骤(I)得到的粉煤灰加入到步骤(2)的NaOH溶液中，并用磁力搅拌器搅拌20min，得到混合液；
(4)将步骤(3)得到的混合液加入到高压反应釜中，经110°C反应2h进行脱硅；
(5)待反应结束冷却至室温后，将步骤(4)脱硅反应的混合液冷却至室温，采用高速离心机3500-6000rpm进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。
[0010]实施例3的一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，具体步骤为:
(1)将粉煤灰置于烘箱中105°c干燥12h后，取出干燥的粉煤灰，再经冷却筛分，得到>0-〈300目的粉煤灰；
(2)配制浓度为180g/L的NaOH溶液； (3)按照粉煤灰与NaOH的固液比为1:2，将步骤(I)得到的粉煤灰加入到NaOH溶液中，并用磁力搅拌器搅拌20min;
(4)将步骤(3)得到的混合液加入到高压反应釜中，100°C反应Ih ；
(5)待反应结束冷却至室温后，将步骤(4)脱硅反应的混合液冷却至室温，采用高速离心机3500-6000rpm进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。
[0011]实现本发明所用的原料易得，为市售产品，所用的设备均为现有技术的市售产品，容易实施。
【主权项】
1.一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，其特征是，它包括以下步骤: (I)将粉煤灰置于烘箱中，干燥温度为105-120°c，干燥时间为10-12h，干燥后，经过冷却筛分，得到>0-〈300目的粉煤灰； (2 )配制浓度为180-240g/L的NaOH溶液； (3 )将步骤(I)得到的粉煤灰与步骤(2 )的NaOH溶液，按固液比为1: 2_4，将粉煤灰置于NaOH溶液中，用磁力搅拌器混合均匀，配制得到混合液； (4)将混合液加入到高压反应釜中，反应温度为100-120°C，反应时间为l_2h进行脱硅反应； (5)将步骤(4)脱娃反应的混合液，冷却至室温，采用高速离心机3500-6000rpm进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。
【专利摘要】本发明公开了一种粉煤灰加压碱溶脱硅的处理方法，其特点是，包括的步骤有：将粉煤灰置于烘箱中干燥后，经冷却筛分后取一定粒径的粉煤灰；配制一定浓度的NaOH溶液；将一定量的粉煤灰置于NaOH溶液中，配成一定的固液比反应液，并用磁力搅拌器混合均匀；将混合液加入到高压反应釜中，并在一定温度下进行脱硅反应；反应结束后，冷却至室温，高速离心进行固液分离，得到脱硅渣和硅酸钠溶液。具有科学合理、简单易行、生产成本低、脱硅效率高等特点，具有较好的工业化大规模生产的应用前景。
【IPC分类】C01B33/32, C01F7/02
【公开号】CN105621429
【申请号】CN201610215144
【发明人】鲁敏, 吴茜, 徐小惠, 吕淑清
【申请人】东北电力大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年4月8日