高铝煤矸石制备洗涤助剂用4A沸石的方法与流程

文档序号:14923989发布日期:2018-07-13 10:24阅读:151来源:国知局
本发明涉及工业废弃物回收利用领域,特别涉及一种高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法。
背景技术
::4a沸石是一种多用途的产品,广泛应用于建筑、化学、化工及日常生活中,但4a沸石用量最大的是作为洗涤助剂。不同的应用领域对4a沸石的性能要求也各不相同,比如,用于化工行业的4a沸石吸附容量是最重要的性能指标,而用做洗涤助剂的4a沸石最重要的二个指标是白度和钙交换能力,洗涤用4a沸石的白度≥96%,优等品的白度>98%。目前,涉及4a沸石合成方法有很多种,一种是利用工业纯氢氧化铝与液体氢氧化钠反应制备成铝酸钠溶液,以此作为铝源然后与水玻璃原料反应生产4a沸石,这种方法生产的4a沸石品质高,但相应的生产成本也很高;另一种是利用烧结法氧化铝生产中的铝酸钠溶液制备4a沸石,由于“烧结法”生产氧化铝要经过高温烧结(1000~1250℃)后再溶出,工艺复杂、能源损耗较大,产品成本高,造成4a沸石的生产成本较高,同时对环境也会产生一定程度的污染。在我国中西部地区,广泛分布有大量的高铝煤炭资源,随其伴生有大量的高铝煤矸石,高铝煤矸石是一种工业固体废弃物,一般做堆放处理。但是,高铝煤矸石长期堆放会产生以下问题:1、会占用大量的土地资源,堆放过程中还会释放大量的有害元素,造成环境污染问题,不符合现今工业可持续发展的要求;2、高铝煤矸石含有大量的氧化铝和氧化硅,若不对其进行回收再利用,则其内所含的大量铝、硅元素无法得到有效利用,造成了资源的浪费。而高铝煤矸石中所含的大量的氧化铝和氧化硅,恰是合成4a沸石的主要原料,因此可以通过对高铝煤矸石进行处理,分离其中的氧化硅和氧化铝,并利用分离出的氧化铝和氧化硅制备4a沸石。公告号cn103553069b公开了以粉煤灰为原料,采用碱法预脱硅的方法得到硅酸钠溶液和铝酸钠溶液生产4a沸石的方法,其以粉煤灰为原料,采用碱法预脱硅的方法制得的硅酸钠溶液模数、浓度较低,模数在0.7以下,浓度在38~53g/l。将脱硅之后的粉煤灰渣利用烧结法制备出铝酸钠溶液,将铝酸钠溶液和硅酸钠溶液按一定比例混合,同时加入水调整ph值,采用二步法升温、保温、晶化,结晶成4a沸石。由于粉煤灰烧结法提取氧化铝属于高耗能工艺,制备铝酸钠溶液成本很高,制备过程中加入大量的石灰石(1.9t/t)和石灰(0.1t/t),由此产生大量的硅钙渣,严重影响环境。生产4a沸石时,硅酸钠溶液浓度较低,一般为38~46g/l,采用二步法制备4a沸石过程中,对温度要求严格,生产过程控制难度大;且其产物稳定性差,一旦反应时间超过规定时间,产品则会转化为方钠石,使企业产品质量无法保证;同时,二步法时间长,从硅酸钠溶液与铝酸钠溶液混合之后需要7~9小时才能结晶完毕,生产效率低,设备利用率低。而相比之下,拜耳法生产氧化铝不经烧结直接溶出铝酸钠溶液,较烧结法具有生产工艺简便、能耗低、产品成本低的特点。但是,拜耳法氧化铝生产溶出工艺的原料必须为铝土矿,我国目前的铝土矿主要依赖于进口,成本较高;且在拜耳法氧化铝生产溶出过程中,由于有机物在铝土矿中以腐殖质及沥青状态存在,沥青不溶解于碱溶液,全部随同赤泥排出,腐殖质则与碱溶液作用生成腐殖酸钠进入铝酸钠溶液,铝酸钠溶液中的有机物在空气的作用下,处于不断氧化的过程,逐渐分解转变为草酸钠等一类简单有机物及树脂物质,使拜耳法制得的铝酸钠溶液呈现出较深的紫红色,白度值较低,这种铝酸钠溶液分解析出的氢氧化铝产品的白度值一般在80%~90%左右。技术实现要素::本发明的目的在于提供一种生产成本低、能耗低、渣量小、产品品质好的高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法。本发明的目的由如下技术方案实施,高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法,将高铝煤矸石粉碎后加入活化剂进行煅烧,之后再进行常压脱硅分离处理,得到硅酸钠溶液和脱硅粉煤灰,脱硅粉煤灰通过拜耳法处理得到铝酸钠溶液,制得的所述硅酸钠溶液中的氧化硅浓度为90~100g/l,所述硅酸钠溶液中的模数为1.4~1.6,其中,所述模数为所述硅酸钠溶液中的氧化硅与氧化钠的摩尔比;制得的所述铝酸钠溶液中的氧化铝浓度为160~170g/l,氧化钠浓度为156~166g/l;利用制得的所述硅酸钠溶液及所述铝酸钠溶液用于4a沸石的制备。进一步的,其具体包括如下步骤:(1)制备高铝粉煤灰,(2)碱法预脱硅,(3)过滤分离,(4)所述硅酸钠溶液的制备,(5)所述铝酸钠溶液的制备,(6)混合均化,(7)晶化,(8)后处理;其中,(1)制备高铝粉煤灰:取所述高铝煤矸石进行破碎,得到破碎煤矸石;向所述破碎煤矸石中添加质量比为0.1~1.0%的所述活化剂并混合均匀,得到待煅烧料;将所述待煅烧料置于煅烧温度为1060~1300℃、风压为10~15kpa、鼓风量为12~18m3/s、停留翻转时间为6~7s、循环灰量比例为30~40%的条件下进行煅烧,得到高铝粉煤灰;将得到的所述高铝粉煤灰在7s以内冷却至30℃以下,得到冷却高铝粉煤灰;(2)碱法预脱硅:所述(1)制备高铝粉煤灰完成后将所述冷却高铝粉煤灰采用氢氧化钠溶液进行脱硅,浓度为70~120g/l,料浆中固体含量为500~600g/l,反应温度为90~100℃,反应时间为20~60min,反应压力为常压;(3)过滤分离:所述(2)碱法预脱硅完成后,将所述脱硅液进行粗过滤,达到固液分离的效果,得到硅酸钠原液和脱硅粉煤灰;(4)所述硅酸钠溶液的制备:所述(3)过滤分离完成后,所述硅酸钠原液进行精滤,当滤液中浮游物小于0.003g/l时,得到所述硅酸钠溶液;(5)所述铝酸钠溶液的制备:所述(3)过滤分离完成后,所述脱硅粉煤灰加入氧化钠含量为240~260g/l的氢氧化钠溶液中,得到碱性料浆,所述碱性料浆的固体物含量为400-500g/l,向所述碱性料浆中加入氧化钙,所述脱硅粉煤灰与所述氧化钙的质量比为1∶0.02~0.1,得到待反应物;所述待反应物升温到230~270℃,保温30~60min后,得到保温料浆;向所述保温料浆中加入洗水进行洗涤,所述洗水与所述脱硅粉煤灰的质量比为1.1-1.2∶1,得到洗涤料浆;所述洗涤料浆沉降分离,得到的上清液为铝酸钠原液;向所述铝酸钠原液中加入质量比为1%的石灰进行脱色,得到脱色铝酸钠溶液;所述脱色铝酸钠溶液进行精滤,当滤液中浮游物达到0.002g/l时,得到所述铝酸钠溶液;(6)混合均化:所述(4)硅酸钠溶液的制备、所述(5)铝酸钠溶液的制备完成后,将所述硅酸钠溶液与所述铝酸钠溶液混合均化,得到均化溶液,所述均化溶液进行均化反应,得到均化完成液;(7)晶化:所述(6)混合均化完成后,所述均化完成液进行晶化反应,得到晶化溶液;(8)后处理:所述(7)晶化完成后,将所述晶化溶液进行过滤,得到滤饼;然后将所述滤饼进行洗涤、烘干,得到洗涤助剂用4a沸石。进一步的,所述活化剂为氧化铝含量为所述破碎煤矸石质量0.1~1.0%的氢氧化铝或含氧化铝的矿石。进一步的,所述(3)过滤分离完成后,对所述脱硅粉煤灰进行洗涤,洗涤后的所述脱硅粉煤灰用于所述(5)所述铝酸钠溶液的制备。进一步的,在所述(6)混合均化中,所述硅酸钠溶液和所述铝酸钠溶液以硅铝比1.8~2.0的比例进行混合均化,控制所述均化溶液中钠铝比为4.0~6.0,均化温度90~98℃,均化时间30~50min,其中,所述硅铝比是指氧化硅与氧化铝的摩尔比,所述钠铝比是指氧化钠与氧化铝的摩尔比。进一步的,在所述(7)混合均化中,在均化过程中,向所述均化溶液中加入导向剂,所述导向剂包括如下质量比的组分:al2o3∶na2o∶sio2∶h2o=1∶15~16∶10~16∶320~340,所述组分在温度为40~60℃、搅拌速度为63~120r/min、搅拌时间为10~20min的条件下制成的凝胶,所述凝胶静置至少24小时,得到所述导向剂;所述导向剂与所述均化溶液的体积比例为1~10∶1000。进一步的,在所述(8)晶化中,控制所述晶化反应的温度90~95℃,时间0.6~1h。进一步的,在所述(9)后处理中,所述滤饼用质量比为1∶0.6~1.5的热水洗涤,所述热水温度70~90℃;将洗涤后的所述滤饼在75~105℃条件下进行烘干。本发明的优点:1、有效利用了高铝煤矸石,避免高铝煤矸石长期堆放造成的资源浪费和环境污染问题,对工业废弃物进行了资源化利用,降低了制备4a沸石的生产成本;制备出的样品经多家单位分析,结晶度为80~85%,钙交换能力310~315mg/g,粒度(d50)2.5~4.0微米,ph值为10.8,白度96.5~98%。2、与烧结法提取氧化铝生产硅酸钠溶液、铝酸钠溶液,并利用二步法制备4a沸石的方法相比,生产工艺简单、生产时间短、设备利用率高,本发明只经过一次烧结过程,能耗低、产品成本低,硅酸钠溶液模数、浓度高,生产过程易于控制,产品质量稳定,废渣产量低、脱硅彻底,废渣可用于制造水泥、砌块砖等;3、普通拜耳法提取氧化铝生产硅酸铝制备4a沸石的方法相比,以工业废弃物替代尽快铝土矿作为原料,有利于环境保护,降低了4a沸石生产成本;同时,本发明经过一次烧结,有效去除了高铝煤矸石中的有机物,利用本发明产物制备的4a沸石白度高,粒度细,粒度均匀、分布区间窄,钙交换容量高等特点,可用于生产对白度有极高要求的洗涤助剂用4a沸石产品。具体实施方式:实施例1:高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法,其包括如下步骤:(1)制备高铝粉煤灰,(2)碱法预脱硅,(3)过滤分离,(4)硅酸钠溶液的制备,(5)铝酸钠溶液的制备,(6)混合均化,(7)晶化,(8)后处理;其中,(1)制备高铝粉煤灰:取高铝煤矸石进行破碎,高铝煤矸石破碎至粒径为1mm,得到破碎煤矸石;向破碎煤矸石中添加质量比为0.1%的活化剂并混合均匀,得到待煅烧料;在本实施中,活化剂为氧化铝含量为破碎煤矸石质量0.3%的氢氧化铝,活化剂的加入,可将其他结构的sio2转换为玻璃体,玻璃体sio2在碱溶液中易于溶出,有利于提高后期制得的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液的模数;将待煅烧料置于煅烧温度为1060℃、风压为10kpa、鼓风量为12m3/s、停留翻转时间为6s、循环灰量比例为30%的条件下进行煅烧,得到高铝粉煤灰;将得到的粉煤灰在6s冷却至29℃,得到冷却高铝粉煤灰;在本实施例中,循环灰量比例为循环灰量与待煅烧料总量的质量比例,循环灰量是指循环流化床外循环中的物料,或指旋风分离器收集下来的返料量;(2)碱法预脱硅:(1)制备高铝粉煤灰完成后,将冷却高铝粉煤灰采用氢氧化钠溶液进行脱硅,浓度为70g/l,料浆中固体含量为500g/l,反应温度为90℃,反应时间为20min,反应压力为常压;(3)过滤分离:(2)碱法预脱硅完成后,将脱硅液进行粗过滤,达到固液分离的效果,得到硅酸钠原液和脱硅粉煤灰;过滤分离完成后,对脱硅粉煤灰进行洗涤,具体洗涤方法如下:分别向第一水箱、第二水箱、第三水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为50%的清水,向热水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为5-20%的70-80℃的热水,脱硅粉煤灰首先进入第一水箱内进行洗涤,洗涤后进行一次压滤,一次压滤所得的滤液与硅酸钠原液合并,一次压滤所得的滤饼进入第二水箱内进行洗涤;洗涤后进行二次压滤,二次压滤所得的滤液进入第一水箱内备下次使用,二次压滤所得的滤饼进入第三水箱内进行洗涤;洗涤后进行三次压滤,三次压滤所得的滤液进入第二水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼进入热水箱内进行洗涤;洗涤后进行四次压滤,四次压滤所得的滤液进入第三水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼用于用于所述(5)所述铝酸钠溶液的制备;热水箱内重新补入热水。利用三箱四次洗涤法对所述脱硅粉煤灰进行洗涤,一方面可以脱出粉煤灰中的硅酸钠,可以提高脱硅效率,降低废渣产生量;另一方面在洗涤过程中对水资源进行了循环利用,在确保降低粉煤灰中硅酸钠含量的同时,节约了水资源。(4)硅酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,硅酸钠原液进行精滤,当滤液中浮游物0.0029g/l时,得到硅酸钠溶液;制得的硅酸钠溶液中的氧化硅浓度为90g/l,硅酸钠溶液中的模数为1.4,其中,模数为硅酸钠溶液中的氧化硅与氧化钠的摩尔比;(5)铝酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,洗涤粉煤灰加入氧化钠含量为240g/l的氢氧化钠溶液中,得到碱性料浆,碱性料浆的固体物含量为400g/l,向碱性料浆中加入氧化钙,洗涤粉煤灰与氧化钙的质量比为1∶0.02,得到待反应物;待反应物升温到230℃,保温30min后,得到保温料浆;向保温料浆中加入洗水进行洗涤,洗水与脱硅粉煤灰的质量比为1.1∶1,得到洗涤料浆;洗涤料浆沉降分离,得到的上清液为铝酸钠原液;向铝酸钠原液中加入质量比为1%的石灰进行脱色,得到脱色铝酸钠溶液;脱色铝酸钠溶液进行精滤,当滤液中浮游物达到0.002g/l时,得到铝酸钠溶液;制得的铝酸钠溶液中的氧化铝浓度为160g/l,氧化钠浓度为156g/l;(6)混合均化:(4)硅酸钠溶液的制备、(5)铝酸钠溶液的制备完成后,将硅酸钠溶液与铝酸钠溶液混合均化,硅酸钠溶液和铝酸钠溶液以硅铝比1.8的比例进行混合均化,控制均化溶液中钠铝比为4.0,均化温度90℃,均化时间30min,其中,硅铝比是指氧化硅与氧化铝的摩尔比,钠铝比是指氧化钠与氧化铝的摩尔比,得到均化溶液,均化溶液进行均化反应,得到均化完成液;在均化过程中,向均化溶液中加入导向剂,导向剂包括如下质量比的组分:al2o3∶na2o∶sio2∶h2o=1∶15∶10∶320,组分在温度为40℃、搅拌速度为63r/min、搅拌时间为20min的条件下制成的凝胶,凝胶静置25小时,得到导向剂;导向剂与均化溶液的体积比例为1∶1000;(7)晶化:(6)混合均化完成后,均化完成液进行晶化反应,控制晶化反应的温度90℃,时间0.6h,得到晶化溶液;(8)后处理:(7)晶化完成后,将晶化溶液进行过滤,得到滤饼;然后将滤饼进行洗涤、烘干,滤饼用质量比为1∶0.6的热水洗涤,热水温度70℃;将洗涤后的滤饼在75℃条件下进行烘干,得到洗涤助剂用4a沸石。实施例2:高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法,其包括如下步骤:(1)制备高铝粉煤灰,(2)碱法预脱硅,(3)过滤分离,(4)硅酸钠溶液的制备,(5)铝酸钠溶液的制备,(6)混合均化,(7)晶化,(8)后处理;其中,(1)制备高铝粉煤灰:取高铝煤矸石进行破碎,高铝煤矸石破碎至粒径为3mm,得到破碎煤矸石;向破碎煤矸石中添加质量比为0.3%的活化剂并混合均匀,得到待煅烧料;在本实施例中,活化剂为氧化铝含量为破碎煤矸石质量比0.3%的氢氧化铝,活化剂的加入,可将其他结构的sio2转换为玻璃体,玻璃体sio2在碱溶液中易于溶出,有利于提高后期制得的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液的模数;将待煅烧料置于煅烧温度为1100℃、风压为12kpa、鼓风量为14m3/s、停留翻转时间为6.5s、循环灰量比例为34%的条件下进行煅烧,得到高铝粉煤灰;将得到的粉煤灰在5s冷却至25℃,得到冷却高铝粉煤灰;在本实施例中,循环灰量比例为循环灰量与待煅烧料总量的质量比例,循环灰量是指循环流化床外循环中的物料,或指旋风分离器收集下来的返料量;(2)碱法预脱硅:(1)制备高铝粉煤灰完成后,将冷却高铝粉煤灰采用氢氧化钠溶液进行脱硅,浓度为80g/l,料浆中固体含量为550g/l,反应温度为100℃,反应时间为30min,反应压力为常压;(3)过滤分离:(2)碱法预脱硅完成后,将脱硅液进行粗过滤,达到固液分离的效果,得到硅酸钠原液和脱硅粉煤灰;过滤分离完成后,对脱硅粉煤灰进行洗涤,具体洗涤方法如下:分别向第一水箱、第二水箱、第三水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为50%的清水,向热水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为5-20%的70-80℃的热水,脱硅粉煤灰首先进入第一水箱内进行洗涤,洗涤后进行一次压滤,一次压滤所得的滤液与硅酸钠原液合并,一次压滤所得的滤饼进入第二水箱内进行洗涤;洗涤后进行二次压滤,二次压滤所得的滤液进入第一水箱内备下次使用,二次压滤所得的滤饼进入第三水箱内进行洗涤;洗涤后进行三次压滤,三次压滤所得的滤液进入第二水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼进入热水箱内进行洗涤;洗涤后进行四次压滤,四次压滤所得的滤液进入第三水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼用于用于所述(5)所述铝酸钠溶液的制备;热水箱内重新补入热水。利用三箱四次洗涤法对所述脱硅粉煤灰进行洗涤,一方面可以脱出粉煤灰中的硅酸钠,可以提高脱硅效率,降低废渣产生量;另一方面在洗涤过程中对水资源进行了循环利用,在确保降低粉煤灰中硅酸钠含量的同时,节约了水资源。(4)硅酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,硅酸钠原液进行精滤;当滤液中浮游物为0.0025g/l时,得到硅酸钠溶液;制得的硅酸钠溶液中的氧化硅浓度为93g/l,硅酸钠溶液中的模数为1.5,其中,模数为硅酸钠溶液中的氧化硅与氧化钠的摩尔比;(5)铝酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,洗涤粉煤灰加入氧化钠含量为250g/l的氢氧化钠溶液中,得到碱性料浆,碱性料浆的固体物含量为450g/l,向碱性料浆中加入氧化钙,洗涤粉煤灰与氧化钙的质量比为1∶0.05,得到待反应物;待反应物升温到260℃,保温40min后,得到保温料浆;向保温料浆中加入洗水进行洗涤,洗水与脱硅粉煤灰的质量比为1.14∶1,得到洗涤料浆;洗涤料浆沉降分离,得到的上清液为铝酸钠原液;向铝酸钠原液中加入质量比为1%的石灰进行脱色,得到脱色铝酸钠溶液;脱色铝酸钠溶液进行精滤,当滤液中浮游物达到0.002g/l时,得到铝酸钠溶液;制得的铝酸钠溶液中的氧化铝浓度为165g/l,氧化钠浓度为160g/l;(6)混合均化:(4)硅酸钠溶液的制备、(5)铝酸钠溶液的制备完成后,将硅酸钠溶液与铝酸钠溶液混合均化,硅酸钠溶液和铝酸钠溶液以硅铝比1.9的比例进行混合均化,控制均化溶液中钠铝比为5.0,均化温度93℃,均化时间45min,其中,硅铝比是指氧化硅与氧化铝的摩尔比,钠铝比是指氧化钠与氧化铝的摩尔比,得到均化溶液,均化溶液进行均化反应,得到均化完成液;在均化过程中,向均化溶液中加入导向剂,导向剂包括如下质量比的组分:al2o3∶na2o∶sio2∶h2o=1∶15∶13∶325,组分在温度为50℃、搅拌速度为70r/min、搅拌时间为18min的条件下制成的凝胶,凝胶静置27小时,得到导向剂;导向剂与均化溶液的体积比例为3∶1000;(7)晶化:(6)混合均化完成后,均化完成液进行晶化反应,控制晶化反应的温度92℃,时间0.7h,得到晶化溶液;(8)后处理:(7)晶化完成后,将晶化溶液进行过滤,得到滤饼;然后将滤饼进行洗涤、烘干,滤饼用质量比为1∶0.8的热水洗涤,热水温度75℃;将洗涤后的滤饼在85℃条件下进行烘干,得到洗涤助剂用4a沸石。实施例3:高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法,其包括如下步骤:(1)制备高铝粉煤灰,(2)碱法预脱硅,(3)过滤分离,(4)硅酸钠溶液的制备,(5)铝酸钠溶液的制备,(6)混合均化,(7)晶化,(8)后处理;其中,(1)制备高铝粉煤灰:取高铝煤矸石进行破碎,高铝煤矸石破碎至粒径为5mm,得到破碎煤矸石;向破碎煤矸石中添加质量比为0.7%的活化剂并混合均匀,得到待煅烧料;在本实施例中,活化剂为氧化铝含量为破碎煤矸石质量0.7%的含氧化铝矿石,活化剂的加入,可将其他结构的sio2转换为玻璃体,玻璃体sio2在碱溶液中易于溶出,有利于提高后期制得的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液的模数;将待煅烧料置于煅烧温度为1200℃、风压为14kpa、鼓风量为16m3/s、停留翻转时间为7s、反灰比例为38%的条件下进行煅烧,得到高铝粉煤灰;将得到的粉煤灰6s冷却至27℃,得到冷却高铝粉煤灰;在本实施例中,循环灰量比例为循环灰量与待煅烧料总量的质量比例,循环灰量是指循环流化床外循环中的物料,或指旋风分离器收集下来的返料量;(2)碱法预脱硅:(1)制备高铝粉煤灰完成后,将冷却高铝粉煤灰采用氢氧化钠溶液进行脱硅,浓度为110g/l,料浆中固体含量为580g/l,反应温度为98℃,反应时间为50min,反应压力为常压;(3)过滤分离:(2)碱法预脱硅完成后,将脱硅液进行粗过滤,达到固液分离的效果,得到硅酸钠原液和脱硅粉煤灰;过滤分离完成后,对脱硅粉煤灰进行洗涤,具体洗涤方法如下:分别向第一水箱、第二水箱、第三水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为50%的清水,向热水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为5-20%的70-80℃的热水,脱硅粉煤灰首先进入第一水箱内进行洗涤,洗涤后进行一次压滤,一次压滤所得的滤液与硅酸钠原液合并,一次压滤所得的滤饼进入第二水箱内进行洗涤;洗涤后进行二次压滤,二次压滤所得的滤液进入第一水箱内备下次使用,二次压滤所得的滤饼进入第三水箱内进行洗涤;洗涤后进行三次压滤,三次压滤所得的滤液进入第二水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼进入热水箱内进行洗涤;洗涤后进行四次压滤,四次压滤所得的滤液进入第三水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼用于用于所述(5)所述铝酸钠溶液的制备;热水箱内重新补入热水。利用三箱四次洗涤法对所述脱硅粉煤灰进行洗涤,一方面可以脱出粉煤灰中的硅酸钠,可以提高脱硅效率,降低废渣产生量;另一方面在洗涤过程中对水资源进行了循环利用,在确保降低粉煤灰中硅酸钠含量的同时,节约了水资源。(4)硅酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,硅酸钠原液进行精滤;当滤液中浮游物为0.0028g/l时,得到硅酸钠溶液;制得的硅酸钠溶液中的氧化硅浓度为97g/l,硅酸钠溶液中的模数为1.6,其中,模数为硅酸钠溶液中的氧化硅与氧化钠的摩尔比;(5)铝酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,洗涤粉煤灰加入氧化钠含量为255g/l的氢氧化钠溶液中,得到碱性料浆,碱性料浆的固体物含量为480g/l,向碱性料浆中加入氧化钙,洗涤粉煤灰与氧化钙的质量比为1∶0.07,得到待反应物;待反应物升温到265℃,保温50min后,得到保温料浆;向保温料浆中加入洗水进行洗涤,洗水与脱硅粉煤灰的质量比为1.15∶1,得到洗涤料浆;洗涤料浆沉降分离,得到的上清液为铝酸钠原液;向铝酸钠原液中加入质量比为1%的石灰进行脱色,得到脱色铝酸钠溶液;脱色铝酸钠溶液进行精滤,当滤液中浮游物达到0.002g/l时,得到铝酸钠溶液;制得的铝酸钠溶液中的氧化铝浓度为168g/l,氧化钠浓度为163g/l;(6)混合均化:(4)硅酸钠溶液的制备、(5)铝酸钠溶液的制备完成后,将硅酸钠溶液与铝酸钠溶液混合均化,硅酸钠溶液和铝酸钠溶液以硅铝比1.9的比例进行混合均化,控制均化溶液中钠铝比为5.0,均化温度97℃,均化时间47min,其中,硅铝比是指氧化硅与氧化铝的摩尔比,钠铝比是指氧化钠与氧化铝的摩尔比,得到均化溶液,均化溶液进行均化反应,得到均化完成液;在均化过程中,向均化溶液中加入导向剂,导向剂包括如下质量比的组分:al2o3∶na2o∶sio2∶h2o=1∶16∶16∶330,组分在温度为59℃、搅拌速度为100r/min、搅拌时间为19min的条件下制成的凝胶,凝胶静置25小时,得到导向剂;导向剂与均化溶液的体积比例为8∶1000;(7)晶化:(6)混合均化完成后,均化完成液进行晶化反应,控制晶化反应的温度94℃,时间0.9h,得到晶化溶液;(8)后处理:(7)晶化完成后,将晶化溶液进行过滤,得到滤饼;然后将滤饼进行洗涤、烘干,滤饼用质量比为1∶1.4的热水洗涤,热水温度87℃;将洗涤后的滤饼在100℃条件下进行烘干,得到洗涤助剂用4a沸石。实施例4:高铝煤矸石制备洗涤助剂用4a沸石的方法,其包括如下步骤:(1)制备高铝粉煤灰,(2)碱法预脱硅,(3)过滤分离,(4)硅酸钠溶液的制备,(5)铝酸钠溶液的制备,(6)混合均化,(7)晶化,(8)后处理;其中,(1)制备高铝粉煤灰:取高铝煤矸石进行破碎,高铝煤矸石破碎至粒径为8mm,得到破碎煤矸石;向破碎煤矸石中添加质量比为1.0%的活化剂并混合均匀,得到待煅烧料;在本实施例中,活化剂为氧化铝含量为破碎煤矸石质量1.0%的含氧化铝矿石,活化剂的加入,可将其他结构的sio2转换为玻璃体,玻璃体sio2在碱溶液中易于溶出,有利于提高后期制得的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液的模数;将待煅烧料置于煅烧温度为1300℃、风压为15kpa、鼓风量为18m3/s、停留翻转时间为7s、反灰比例为40%的条件下进行煅烧,得到高铝粉煤灰;将得到的粉煤灰在6s冷却至25℃,得到冷却高铝粉煤灰;在本实施例中,循环灰量比例为循环灰量与待煅烧料总量的质量比例,循环灰量是指循环流化床外循环中的物料,或指旋风分离器收集下来的返料量;(2)碱法预脱硅:(1)制备高铝粉煤灰完成后,将冷却高铝粉煤灰采用氢氧化钠溶液进行脱硅,浓度为120g/l,料浆中固体含量为600g/l,反应温度为100℃,反应时间为60min,反应压力为常压;(3)过滤分离:(2)碱法预脱硅完成后,将脱硅液进行粗过滤,达到固液分离的效果,得到硅酸钠原液和脱硅粉煤灰;过滤分离完成后,对脱硅粉煤灰进行洗涤,具体洗涤方法如下:分别向第一水箱、第二水箱、第三水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为50%的清水,向热水箱内加入脱硅粉煤灰质量比为5-20%的70-80℃的热水,脱硅粉煤灰首先进入第一水箱内进行洗涤,洗涤后进行一次压滤,一次压滤所得的滤液与硅酸钠原液合并,一次压滤所得的滤饼进入第二水箱内进行洗涤;洗涤后进行二次压滤,二次压滤所得的滤液进入第一水箱内备下次使用,二次压滤所得的滤饼进入第三水箱内进行洗涤;洗涤后进行三次压滤,三次压滤所得的滤液进入第二水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼进入热水箱内进行洗涤;洗涤后进行四次压滤,四次压滤所得的滤液进入第三水箱内备下次使用,三次压滤所得的滤饼用于用于所述(5)所述铝酸钠溶液的制备;热水箱内重新补入热水。利用三箱四次洗涤法对所述脱硅粉煤灰进行洗涤,一方面可以脱出粉煤灰中的硅酸钠,可以提高脱硅效率,降低废渣产生量;另一方面在洗涤过程中对水资源进行了循环利用,在确保降低粉煤灰中硅酸钠含量的同时,节约了水资源。(4)硅酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,洗涤浓水与硅酸钠原液混合并进行精滤;当滤液中浮游物为0.0025g/l时,得到硅酸钠溶液;制得的硅酸钠溶液中的氧化硅浓度为100g/l,硅酸钠溶液中的模数为1.6,其中,模数为硅酸钠溶液中的氧化硅与氧化钠的摩尔比;(5)铝酸钠溶液的制备:(3)过滤分离完成后,洗涤粉煤灰加入氧化钠含量为260g/l的氢氧化钠溶液中,得到碱性料浆,碱性料浆的固体物含量为500g/l,向碱性料浆中加入氧化钙,洗涤粉煤灰与氧化钙的质量比为1∶0.1,得到待反应物;待反应物升温到270℃,保温60min后,得到保温料浆;向保温料浆中加入洗水进行洗涤,洗水与脱硅粉煤灰的质量比为1.2∶1,得到洗涤料浆;洗涤料浆沉降分离,得到的上清液为铝酸钠原液;向铝酸钠原液中加入质量比为1%的石灰进行脱色,得到脱色铝酸钠溶液;脱色铝酸钠溶液进行精滤,当滤液中浮游物达到0.002g/l时,得到铝酸钠溶液;制得的铝酸钠溶液中的氧化铝浓度为170g/l,氧化钠浓度为166g/l;(6)混合均化:(4)硅酸钠溶液的制备、(5)铝酸钠溶液的制备完成后,将硅酸钠溶液与铝酸钠溶液混合均化,硅酸钠溶液和铝酸钠溶液以硅铝比2.0的比例进行混合均化,控制均化溶液中钠铝比为6.0,均化温度98℃,均化时间50min,其中,硅铝比是指氧化硅与氧化铝的摩尔比,钠铝比是指氧化钠与氧化铝的摩尔比,得到均化溶液,均化溶液进行均化反应,得到均化完成液;在均化过程中,向均化溶液中加入导向剂,导向剂包括如下质量比的组分:al2o3∶na2o∶sio2∶h2o=1∶16∶16∶340,组分在温度为60℃、搅拌速度为120r/min、搅拌时间为20min的条件下制成的凝胶,凝胶静置27小时,得到导向剂;导向剂与均化溶液的体积比例为10∶1000;(7)晶化:(6)混合均化完成后,均化完成液进行晶化反应,控制晶化反应的温度95℃,时间1h,得到晶化溶液;(8)后处理:(7)晶化完成后,将晶化溶液进行过滤,得到滤饼;然后将滤饼进行洗涤、烘干,滤饼用质量比为1∶1.5的热水洗涤,热水温度90℃;将洗涤后的滤饼在105℃条件下进行烘干,得到洗涤助剂用4a沸石。实施例5:一、本发明与烧结法提取氧化铝生产硅酸铝制备4a沸石的方法相比:粉煤灰脱硅后,对照组不经过洗涤直接进行硅酸钠、铝酸钠溶液的制备,试验组按本发明进行处理,即经洗涤后进行硅酸钠、铝酸钠溶液的制备,其产生废渣量以赤泥量计,试验结果如表1所示。表1废渣产生量对比数据组别废渣产生量(t/t)对照组0.6723试验组0.2347由表1可知,与对照组相比,按照本发明对脱硅粉煤灰进行洗涤后,废渣产生量显著降低,表明洗涤有利于降低废渣的产生,降低了生产工艺废弃物处理的成本。二、本发明与普通拜耳法提取氧化铝生产硅酸铝制备4a沸石的方法相比,对照组为普通拜耳法提取氧化铝生产硅酸铝制备4a沸石,试验组为按照本发明制备的4a沸石,两组制备所得的4a沸石的各项指标如表2所示,成本对比数据如表3所示。表2对照组与试验组制备4a沸石的指标对比组别白度(%)粒度(d50,μm)ph结晶度(%)钙交换能力(mg/g)对照组95.0-962.5-4.010.880-83310-315试验组96.5-982.5-4.010.880-85310-315表3对照组与试验组制备4a沸石的指标对比由表2可知,按照本发明制备所得的4a沸石,结晶度为80~85%,钙交换能力310~315mg/g,粒度(d50)2.5~4.0微米,ph值为10.8,白度96.5~98%;这是由于本发明中,煤矸石在1000℃以上的高温燃烧,有机物已经烧完,溶液中没有草酸存在,可有效去除了高铝煤矸石中的有机物,其白度远高于普通拜耳法提取氧化铝生产硅酸铝制备4a沸石的白度,可用于生产对白度有极高要求的洗涤助剂用4a沸石产品。而在对照组生产的铝酸钠溶液过程中,有机物的积累和危害是不可避免出现的问题,尤其以草酸盐的危害最大。有机物对溶出、赤泥沉降洗涤以及蒸发等工序均有影响,加速各工序的结垢速率。铝土矿中有机物的含量通常在0.1-0.3%,有机物在高温高压强碱的情况下,有机碳更容易进入铝酸钠溶液中。当有机物积累浓度较高时,会降低氧化铝的溶出率,增加溶液的粘度,从而降低赤泥沉降的速度。若溶出过程中加入石灰,则可以有利于消除有机物对对沉降的影响,同时可显著减少溶出液中有机物的浓度,但会造成氧化铝的损失。在蒸发工序中,草酸盐在蒸发器中析出结垢,使蒸水能力下降,汽耗增加。草酸盐易在蒸发器闪蒸器中析出,清理结垢困难。生产的铝酸钠溶液带颜色直至黑褐色,用这样的铝酸钠溶液生产4a沸石会造成成品白度下降。由表3可知,试验组以工业废弃物替代进口铝土矿作为原料,有利于环境保护,降低了4a沸石生产成本,成本较对照组下降38.6%。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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