一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法

本发明涉及固废的分离和提纯，尤其涉及一种利用河道底泥制备高纯度sio2的方法。

背景技术：

1、随着城市工业化水平的提高，大量生活污水、工业废水、建筑垃圾和其它固体废弃物被排入河道，造成河道水质恶化和底泥堆积，影响河道发挥正常的社会和生态功能。河道底泥是土壤、岩石的自然侵蚀产物，含有砂、粘土、有机质和其他物质的松散颗粒集合体，沉积于河道、湖泊及水利工程的底部。河道底泥主要源于土壤岩石的侵蚀作用、动植物机体的分解、人类生产过程的排放，因此河道底泥中含有多种无机矿物、有机物，并且常含有重金属元素和营养元素。

2、自2015年2月国家发表发布《关于印发水污染防治行动计划》(简称水十条)，全国掀起河道生态治理的高潮，各地政府投入巨额资金进行环境治理，目前最常见的河道治理的方法就是底泥疏浚。底泥疏浚是采用人工或者机械的方法，把富含有机物、无机盐和重金属的河道沉积物清除，达到改善河道生态环境的目的。但是在疏浚过程中，会产生大量清淤出来的河道底泥，河道底泥数量常常达到数千万方，甚至上亿方。河道底泥的处理，传统方法是进行脱水、干燥，之后用于进行堆放、吹填、海洋抛泥和焚烧。但是这些传统处理方法不仅会占用大量土地，而且可能产生二次污染。

3、为了实现河道底泥的的资源化利用，不少学者对于河道底泥进行研究，充分利用其价值。总体分为土地利用、建材利用、填方利用、能源化利用。河道底泥中富含氮磷钾等营养元素，改善土壤结构和成分，作为辅助材料能够促进植物生长。因此河道底泥的土地利用，不仅能起到缓解土壤资源紧张的情况，还可以充分利用河道底泥。河道底泥中含有较多的sio2、al2o3和fe2o3，以硅酸盐为主，可以通过调整配比、生产工艺等，替代粘土制备水泥、砖、陶瓷等建筑材料。将河道底泥经脱水固化处理后，用于筑路、矿区回填、修坝等工程也是常用的底泥处理方法。河道底泥中可能会含有一定的有机质，将河道底泥在隔绝空气的条件下进行热处理，有机质开始热裂解，生成热解油、热解气等材料。市政污泥采用能源化利用技术的较多，对于河道底泥，由于其有机质含量少，进行能源化处理的较少。

4、底泥含有大量无机质如sio2、caco3、al2o3、fe2o3、cao、mgo，其中sio2的含量最大，约为60-80％。sio2是自然界最常见和研究最最多的非金属矿物，用途广泛。自然界中含有sio2常见的矿物是石英砂，由于形成温度不同，分为6种晶型，α、β石英，α、β白硅石，α、β磷石英，最常见的为α石英。工业上将石英砂常分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂及微硅粉。石英砂作为一种大宗非金属矿物，用途非常广泛，是近百种工业产品的原料，主要用于玻璃工业、填料领域、铸造业、有机硅化合物以及生产电子元器件的金属硅。随着现代工业的发展，各类大宗工业原材料陷入短缺，包括石英砂，尽管硅元素丰富到足以占到地壳组成的28％，但该材料的供应正变得极为紧张，因此对河道底泥提纯制备高纯度sio2成为一种可能。常见的石英砂提纯一般以除铁为主要目的，常用的方法有物理-机械方法、化学方法和微生物法。

技术实现思路

1、针对现有sio2需求紧张的问题，本发明提供一种利用河道底泥制备高纯度sio2的方法，以提供一种高纯sio2的新来源。本发明方法包括以下步骤：

2、1)将河道底泥稀释搅拌，去除有机质，获得粗砂；

3、2)对粗砂进行0.1mm分级，将大于0.1mm的岩粒球磨粉碎；

4、3)将粉碎后的岩粒和小于0.1mm的分级粗砂混合，用盐酸浸泡；

5、4)将盐酸浸泡后的颗粒进行低温焙烧，焙烧温度为250℃～350℃，时间为2～4h；

6、5)将低温焙烧的粉末冷却，加入过量热盐酸的进行搅拌浸泡；

7、6)水洗至ph大于5后干燥，即得。

8、具体地，步骤1)中，稀释比例为水:底泥＝(1～5):1；步骤3)中，盐酸浓度为0.5～1mol/l，浸泡时间为2～5h；步骤5)中，热盐酸浓度为1～3mol/l，温度为55～75℃。

9、本发明使用的原材料是河道底泥，属于大宗固废，随着社会的发展，河道清淤出来的底泥越来越多，如何避免传统堆放带来的污染是需要解决的问题，利用河道底泥进行提纯制备高纯度sio2是一条底泥利用的新途径。提纯出来的高纯度sio2是工业上常用的原材料，能够变废为宝，缓解石英砂的短缺，减少资源消耗，降低温室其他排放。

技术特征：

1.一种利用河道底泥制备高纯度sio2的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，稀释比例为水:底泥＝(1～5):1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，盐酸浓度为0.5～1mol/l，浸泡时间为2～5h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中，热盐酸浓度为1～3mol/l，温度为55～75℃。

技术总结
本发明公开了一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法，包括以下步骤：1)将河道底泥稀释搅拌，去除有机质，获得粗砂；2)对粗砂进行0.1mm分级，将大于0.1mm的岩粒球磨粉碎；3)将粉碎后的岩粒和小于0.1mm的分级粗砂混合，用盐酸浸泡；4)将盐酸浸泡后的颗粒进行低温焙烧，焙烧温度为250℃～350℃，时间为2～4h；5)将低温焙烧的粉末冷却，加入过量热盐酸的进行搅拌浸泡；6)水洗至pH大于5后干燥，即得。本发明使用的原材料是河道底泥，属于大宗固废，利用河道底泥进行提纯制备高纯度SiO2是一条底泥利用的新途径，提纯出来的高纯度SiO2是工业上常用的原材料，能够变废为宝，缓解石英砂的短缺，减少资源消耗，降低温室其他排放。

技术研发人员：岳雪涛,唐宇晗,张志斌,赵友帅,王国栋,丁彦霞,李帅,刘欣,栾艺娜,王梦鑫,赵海洋,朱建平,辛自洁,张海霞
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15