一种制备超细高白度硅酸钙微粉的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及硅酸钙的制备，特别是涉及一种超细高白度硅酸钙微粉的制备方法，属于无机新材料技术领域。
【背景技术】
[0002]硅酸钙微粉是上世纪七十年代由日本开发的一种新填料和保温隔热材料，多采用水热合成法制备，是一种市场规模逐年增长的新型无机材料。
[0003]采用硅酸钠溶液配兑石灰乳的工艺也能生产硅酸钙微粉，但碱液的回收利用困难很大。
[0004]我国氧化铝和电解铝产量世界第一，每年约消耗6000?7000万吨铝土矿，但铝土矿资源并不丰富，其储量只占世界总量的2%，人均储量仅为全球人均值的十四分之一。我国的铝土矿不仅少，而且品质差、难处理。目前，我国大型铝土矿区的铝土矿铝硅比平均值仅为5左右，如此低的铝硅比，若用拜耳法处理，不仅生产过程氧化铝浪费大，回收率低，而且碱耗大，排出的赤泥对环境污染也大。
[0005]为了消除铝土矿中二氧化硅的影响，我国铝业科技人员已经开发出了选矿拜耳法和化学预脱硅工艺，且选矿拜耳法已工业化应用，但化学预脱硅工艺仍停留在研宄优化阶段。
[0006]化学预脱硅工艺是将铝土矿石细磨，然后在950?1100°C下煅烧，再用NaOH溶液碱浸矿粉中的S12,过滤分离，得到高铝硅比的矿粉原料和低浓度的偏硅酸钠溶液。通过向偏硅酸钠溶液中添加过量石灰(Ca0/Si02> 1.2)，溶液中的S1 2与Ca(OH) 2反应生成CaS13.πιΗ20，达到去除溶液中5102的目的。与此同时，反应后的碱液得到苛化，滤液可返送到碱液脱硅工序循环使用。但上述工艺过滤分离得到的滤饼却是一种由Ca(OH)2、CaS13.ηΗ20和铝酸钙、硅铝酸钙及硅铝酸钠组成的混合物，由于受溶液中浮游物和杂质的影响，滤饼的白度低，难以成为产品为市场所接受，多被排弃。
[0007]因此，业内人士普遍认为化学预脱硅工艺不仅造成了拜耳法提取氧化铝工艺的复杂化，而且还造成资源浪费，增大了氧化铝成本。
[0008]CN 104045091Α公开了一种利用脱娃碱液生产活性娃酸妈的方法，但该方法的不足依然是不能有效去除溶液中的A1203、T12, Fe2O3等杂质，导致产品纯度差、白度低。CN104085896ΑΧΝ 104030305Α各公开了一种活性硅酸钙的制备方法，也都存在上述同样的问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种利用化学预脱硅的偏硅酸钠溶液制备超细高白度硅酸妈微粉的方法，以有效去除杂质，制备纯度尚、白度尚，且活性好的尚附加值娃酸妈广品，实现资源的充分利用。
[0010]本发明所述制备超细高白度硅酸钙微粉的方法是以碱浸高硅铝资源进行化学预脱硅得到的含大量杂质的低浓度偏硅酸钠溶液为原料，与石灰乳反应制备硅酸钙。本发明的不同之处在于:先将所述含大量杂质的低浓度偏硅酸钠溶液调模冷却结晶，分离制备九水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠晶体，再将所述晶体熔融后，加入石灰乳进行浆料反应，制备出白度彡94、平均粒径< 20 μm的硅酸钙微粉。
[0011]其中，所述的高硅铝资源包括低铝硅比铝土矿、髙铝粉煤灰或煅烧煤系高岭岩矸石O
[0012]本发明中，所使用的石灰乳优选以CaO含量多93%的石灰消化得到的石灰乳。
[0013]本发明上述方法中，优选是以偏硅酸钠溶液中的S12为基准，按Ca0/Si02摩尔比为0.9?1.0配入石灰乳。
[0014]本发明所述方法优选在90?100°C温度下进行浆料反应，反应至液体中S12含量低于2g/lo
[0015]本发明上述方法中，分离出偏硅酸钠晶体后的结晶母液可以直接泵送到碱浸工序循环利用。
[0016]本发明提供的制备超细高白度硅酸钙微粉的方法利用碱浸低铝硅比铝土矿、高铝粉煤灰或煅烧煤系高岭岩矸石得到的偏硅酸钠溶液为原料，先调控析出九水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠结晶，得到纯净的偏硅酸钠晶体和结晶母液，再将纯净的偏硅酸钠晶体熔化成液体后与石灰乳进行升温浆料反应，得到了超细高白度硅酸钙微粉。
[0017]本发明方法即可使化学预脱硅工艺的苛性碱液高效循环利用，又可有效去除碱浸高硅铝资源得到的偏硅酸钠溶液中的杂质，制备的硅酸钙产品不仅纯度高、白度高，而且活性也较常规水热合成法好，制成了高附加值产品，实现了资源的充分利用，克服了过去化学预脱硅偏硅酸钠溶液加入石灰乳得到的产物只能遗弃的问题。
[0018]本发明方法为碱浸高硅铝资源提取S12，进而制取高附加值的硅酸钙产品提供了技术支撑，既方便高效地实现了碱的循环利用，同时也将过去工艺中的弃料变成了高附加值的产品，将有力地促进低铝硅比铝土矿及高铝粉煤灰类高氧化铝含量且又含有较多二氧化硅铝料的资源化利用。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
取山西某地产铝硅比为5的铝土矿，在1050°C下焙烧处理，磨细至-120目。
[0020]以NaOH溶液溶浸其中的二氧化硅，过滤分离得到低模偏硅酸钠溶液。用少量泡花碱将溶液调模至五水偏硅酸钠结晶区，添加晶种，控制冷却速率，使溶液中的绝大部分二氧化硅以五水偏硅酸钠晶型析出(终点控制在溶液中S12浓度< 3g/l)，过滤分离，得到五水偏硅酸钠晶体。
[0021]将五水偏硅酸钠晶体加热至80°C以上，熔化成液体，以液体中S12含量为基准，按Ca0/Si02摩尔比为0.97配入消化好的石灰乳。将配好的物料加热到95?100°C，搅拌反应45分钟，过滤分离、洗涤，得到含水率约65%的硅酸钙滤饼。
[0022]洗好的滤饼在105°C下烘干，得到白度彡94，平均粒径< 20 μ m的硅酸钙微粉。
[0023]结晶母液直接泵送到碱浸铝料工序循环使用，反应后过滤、分离的碱液和洗涤得到的稀碱液汇合后泵送到蒸发浓缩系统，蒸至NaOH浓度多30%后，泵送到碱浸工序或调模工序做配碱循环使用。
[0024]实施例2
以30% NaOH溶液碱浸出高铝粉煤灰中的活性S12，得到含Si0#々 63g/l的偏硅酸钠溶液，调模到九水偏硅酸钠结晶范围，添加九水偏硅酸钠晶种，控制冷却速率，制取九水偏硅酸钠结晶体。
[0025]将得到的九水偏硅酸钠晶体在温度> 60°C下熔化成液体，以液体中的S12含量为基准，按0&0/5102摩尔比为0.98配入石灰乳，在100°C下反应，待液体中S1 2含量彡3g/l时排出进行液固分离。滤饼经多次反向洗涤，至最后一次洗涤液中Na2O < 0.5g/l时止。将滤饼置于干燥设备中，于温度> 105°C下烘干，得到白度> 95、平均粒径< 20 μπι的硅酸钙微粉。
[0026]结晶母液直接泵送回碱浸工序循环使用，反应后浆料分离出的碱液和反向洗涤收集的稀碱液汇合，经蒸发系统蒸浓至NaOH浓度多30%，泵送碱浸工序作配碱使用或用做溶液调模。
[0027]实施例3
以20% NaOH溶液溶浸经950°C焙烧、铝硅比为3.08的铝土矿，得到S12浓度26g/l的偏硅酸钠溶液。将偏硅酸钠溶液调模到九水偏硅酸钠结晶区，加入九水偏硅酸钠晶种制取九水偏硅酸钠晶体。
[0028]将过滤分离得到的九水偏硅酸钠在温度> 60°C下熔化成液体，以液体中的3102含量为基准，按Ca0/Si02摩尔比为0.97配入消化好的石灰乳。将配好的浆料加热到95°C反应，至液体中S12浓度< 2g/l止。排出反应好的浆料，过滤分离，滤饼经多次反向洗涤，洗涤至最后一次洗涤液中Na2O < 0.5g/l。将滤饼置于干燥设备中，于温度> 105°C下烘干，得到白度> 94、平均粒径< 20 μ m的硅酸钙微粉。
[0029]结晶母液直接泵送回碱浸工序循环使用，反应后浆料分离出的碱液和反向洗涤收集的稀碱液汇合，经蒸发系统蒸浓至NaOH浓度多30%，泵送碱浸工序作配碱使用或用做溶液调模。
[0030]实施例4
以16% NaOH溶液溶浸经960°C焙烧处理的煤系高岭岩矸石，得到S12浓度48g/l的偏硅酸钠溶液。将偏硅酸钠溶液调模到九水偏硅酸钠结晶区，加入九水偏硅酸钠晶种，控制冷却速率，制取九水偏硅酸钠结晶。
[0031]将过滤分离得到的九水偏硅酸钠加热至> 60°C熔化成液体，以液体中的S12含量为基准，按Ca0/Si02摩尔比为1.0配入消化好的石灰乳。将配好的浆料加热到95°C反应，至液体中S12浓度< 2g/l止。过滤分离反应好的浆料，滤饼经多次反向洗涤，洗涤至最后一次洗涤液中Na2O < 0.5g/l。将滤饼置于干燥设备中，在温度> 105°C下烘干，得到白度> 94、平均粒径< 20 μ m的硅酸钙微粉。
[0032]结晶母液直接泵送回碱浸工序循环使用，反应后浆料分离出的碱液和反向洗涤收集的稀碱液汇合，经蒸发系统蒸浓至NaOH浓度多30%，泵送碱浸工序作配碱使用或用做溶液调模。
【主权项】
1.一种制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，是以碱浸高硅铝资源进行化学预脱硅得到的含大量杂质的低浓度偏硅酸钠溶液为原料，与石灰乳反应制备硅酸钙，其特征是将所述含大量杂质的低浓度偏硅酸钠溶液调模冷却结晶，分离制备九水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠晶体，将所述晶体熔融后，加入石灰乳进行浆料反应，制备出白度多94、平均粒径< 20μπι的硅酸钙微粉。
2.根据权利要求1所述的制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，其特征是所述的高硅铝资源是低铝硅比铝土矿、髙铝粉煤灰或煅烧煤系高岭岩矸石。
3.根据权利要求1所述的制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，其特征是所述的石灰乳是以CaO含量多93%的石灰消化得到的石灰乳。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，其特征是以偏硅酸钠溶液中的S12为基准，按0&0/5102摩尔比为0.9?1.0配入石灰乳。
5.根据权利要求1所述的制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，其特征是所述浆料反应在90?100°C温度下进行，反应至液体中3;102含量低于2g/l。
【专利摘要】本发明公开了一种制备超细高白度硅酸钙微粉的方法，是碱浸低铝硅比铝土矿、髙铝粉煤灰、煅烧煤系高岭岩矸石类铝料制得偏硅酸钠溶液，调模、添加晶种、冷却、结晶以去除碱浸时进入溶液的杂质，得到纯净的九水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠晶体。将晶体熔融后，配入石灰乳进行浆料反应，制备出白度≥94、平均粒径≤20μm的硅酸钙微粉。本发明制备的硅酸钙产品纯度、白度高，附加值高，可广泛应用于涂料、橡胶、塑料和造纸业，还可用作保温隔热材料。
【IPC分类】C01B33-24
【公开号】CN104787774
【申请号】CN201510184967
【发明人】秦晋国, 袁美玲, 麻桂萍
【申请人】国能神州高科技股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月20日