一种用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备托贝莫来石的方法技术

一种用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备托贝莫来石的方法。本发明专利技术提供一种利用高铝粉煤灰酸法提铝后产生的硅渣制备托贝莫来石的方法，包括以下步骤：将酸渣和氢氧化钙或氧化钙或主要含氧化钙的钙质原料按一定比例混合溶于0.1～100g/L稀碱液中，在100-230℃下反应1-15h，经过滤、洗涤、烘干，得到托贝莫来石。采用该方法制备的托贝莫来石，可以制成自保温材料，也可以作为添加剂用于橡胶、造纸、塑料等工业。本发明专利技术的制备方法简单，能耗低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物再利用领域，具体地，本专利技术涉及一种用酸法处理高铝粉煤灰提铝所得硅渣制备托贝莫来石的方法。
技术介绍
粉煤灰是煤粉燃烧后形成的烟气中回收下来的细灰，是燃煤电厂产生的主要固体废物。据公开资料报道，每燃烧1t煤就能产生250～300kg粉煤灰。建国以来，历年排放未加利用而堆存在灰场的粉煤灰总量已在25亿吨以上，而随着我国煤炭消费量的增加，我国粉煤灰的年排放量也会随之增加，据统计，我国粉煤灰的排放量2010年已达到4.8亿吨，2015年将增长到5.8亿吨。在我国北方堆积的粉煤灰中，有一部分粉煤灰中氧化铝的含量很高，其质量百分含量为35％～50％，相当于我国中低品位铝土矿中氧化铝的含量，极具提取价值。据调查，内蒙煤铝共生矿产总量超过500亿t，可产生150亿t高铝粉煤灰。如果按其中氧化铝含量平均40％计，这部分粉煤灰中氧化铝含量约为60亿t，在我国铝土矿资源严重匮乏的当下，这部分氧化铝资源能否有效利用对我国铝工业的战略安全非常重要。以高铝粉煤灰为原料提取氧化铝的技术中，酸法是其中典型的一种。但采用酸法处理高铝粉煤灰提铝时会产生大量的以二氧化硅为主要成分的固体废硅渣，简称硅渣。如果这部分废硅渣不能有效利用，会对环境造成二次污染，危害人体健康。因此，硅渣的利用问题亟待解决，而硅渣的高附加值利用更是迫切需要。硅酸钙种类较多，其中托贝莫来石是一种水化硅酸钙，它具有容重小、导热系数低、耐高温和强度大等特点，多用于制备保温材料，广泛应用于冶金、建材、电力、化工等行业窑炉、设备及管道保温工程中。目前，托贝莫来石材料的制备是以石英粉、硅藻土、沸石、膨润土等高硅物质作为硅质原料，以生石灰、熟石灰、石膏和电石渣等作为钙质原料，经一系列反应、成型等而成，同时为增加其强度，在配料过程中还往往加入增强纤维等材料。例如CN103172333A公布的一种制备超轻托贝莫来石硅酸钙保温材料的工艺方法就是采用硅藻土和石灰分别为硅质原料和钙质原料，通过配料、凝胶反应、压制、蒸养、烘干等工序制备托贝莫来石材料；CN102731120A公布的一种利用锆硅渣生产保温材料托贝莫来石的方法是利用锆硅渣和石灰分别做硅质原料和钙质原料，通过水洗、配料、反应、加入纤维、浇模成型、烘干等工序制备托贝莫来石材料。CN1043220C公布的一种制造耐高温硅酸钙保温材料的方法是利用石英和熟石灰分别作硅质原料和钙质原料，通过配料、蒸压反应、放料、压滤成型、烘干等工序制备硅酸钙保温材料。以上制备托贝莫来石的硅质原料虽然种类多，但是来源有限，且多为原生资源。而以二次资源高铝粉煤灰酸法提铝后的硅渣作为硅质原料制备托贝莫来石并用作制备自保温材料的方法，至今尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以高铝粉煤灰酸法提铝所得硅渣为硅质原料采用动态水热合成法制备托贝莫来石的方法，该方法获得的托贝莫来石可以用于制备自保温材料。因此，本专利技术不但提供了优良的托贝莫来石制备方法，而且还提供了本专利技术制备的托贝莫来石作为自保温材料的应用。本专利技术可以有效的缓解高铝粉煤灰酸法提铝产生的硅渣大量堆积造成的环境污染问题。本专利技术的用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备托贝莫来石的方法，包括以下步骤：1)预处理：将所述的用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣水洗处理，处理后的硅渣pH值为6～7；2)配料：将预处理后硅渣和钙质原料按CaO与SiO2摩尔比为0.6～1.2混合，获得混合料，再将混合料按1:5～1:40的比例溶于稀碱液中，获得混合浆料；3)反应：将步骤2)得到的混合浆料在密闭容器中进行合成反应，反应温度为100～230℃，反应时间为1～15h，反应后过滤，获得托贝莫来石湿渣。上述硅渣和钙质原料优选按CaO与SiO2摩尔比为0.8～1.0混合。上述钙质原料为氢氧化钙或氧化钙，或含氧化钙的废渣，所述含氧化钙的废渣是指以氢氧化钙或氧化钙为主的废渣，例如电石渣或磷石膏。本专利技术所使用的碱液Na2O浓度为0.1～100g/L。所述碱液可以是NaOH溶液或Na2CO3溶液，或二者的混合液，也可以是NaOH与其它钠盐的混合液，即满足溶液中Na2O浓度为0.1～100g/L的碱液均可以实现本专利技术。根据本专利技术的制备托贝莫来石型硅酸钙的方法，步骤3)优选的反应温度为180～220℃；优选的反应时间为为7～9h。本专利技术所述的用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣即指使用现有任意酸法处理粉煤灰提铝后获得的硅渣。特别是高铝粉煤灰酸法提铝所产生固体废弃物，其主要成分为SiO2和Al2O3。根据本专利技术的制备托贝莫来石的方法，步骤3)反应过程中要对浆料进行不断的搅拌，反应完成后将料浆过滤，得到不同形貌的托贝莫来石湿渣。本专利技术反应所需密闭容器可以为本领域公知的任何可以进行合成反应的密闭容器，例如反应釜等。本专利技术还提供了由上述用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备的托贝莫来石的应用，尤其是作为自保温材料的应用。基于上述应用，优选地，提供一种制备自保温材料的方法，包括以下步骤：1)添加纤维：将本专利技术制得的托贝莫来石湿渣添加2～10％的棉纤维或者纸纤维，并混合均匀；2)压制成型：将步骤1)所得的添加了纤维的湿渣用模具压制成型，获得托贝莫来石自保温制品；3)蒸养：将步骤2)中压制成型的托贝莫来石自保温制品在150～180℃下蒸养，使托贝莫来石的晶型更加完整。4)干燥：将步骤3)中蒸养后的托贝莫来石自保温制品在50～150℃下干燥2～15h，托贝莫来石自保温终产品即制备完成。本专利技术提供的硅渣制备托贝莫来石型硅酸钙的方法具有如下明显优越性：(1)本专利技术采用高铝粉煤灰酸法提铝所产生的固体废渣做硅质原料，不但解决了高铝粉煤灰酸法提铝所产生的固体废渣堆积污染环境的问题，而且还实现了硅渣高值化利用；(2)本专利技术合成的托贝莫来石以纳米托贝莫来石晶须相互缠绕而成的球形状态存在，因此压制成型的产品容重较低、性能优越；(3)本专利技术采用动态水热合成法用高铝粉煤灰酸法提铝产生的硅渣和含氧化钙的钙质原料合成托贝莫来石，与传统方法用硅质原料和钙质原料主要通过蒸养工序合成托贝莫来石流程相比，反应过程传质效果更佳，从而能耗更低。(4)本专利技术无需任何特殊设备，工艺简单，能耗低，易于实施推广，经济效益和社会效益明显，为酸法处理粉煤灰所得硅渣回收利用开辟了一条新途径。附图说明图1是本专利技术的用高铝粉煤灰酸法提铝产生的硅渣为原料制备托贝莫来石(托贝莫来石型硅酸钙)的工艺路线图。...

【技术保护点】
一种用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备托贝莫来石的方法，包括以下步骤：1)预处理：将用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣水洗处理，处理后的硅渣pH值为6～7；2)配料：将水洗后的硅渣和钙质原料按CaO与SiO2摩尔比为0.6～1.2混合，获得混合料，再将混合料按液固比(mL/g)1:5～1:40溶于碱液中，获得混合浆料；3)反应：将步骤2)得到的混合浆料在密闭容器中进行合成反应，反应温度为100～230℃，反应时间为1～15h，反应后过滤、洗涤，干燥后即得硅酸钙湿渣。

【技术特征摘要】
1.一种用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣制备托贝莫来石的方法，包括以下
步骤：
1)预处理：将用酸法处理粉煤灰提铝后所得硅渣水洗处理，处理后的硅渣pH
值为6～7；
2)配料：将水洗后的硅渣和钙质原料按CaO与SiO2摩尔比为0.6～1.2混合，
获得混合料，再将混合料按液固比(mL/g)1:5～1:40溶于碱液中，获得混合浆料；
3)反应：将步骤2)得到的混合浆料在密闭容器中进行合成反应，反应温度为
100～230℃，反应时间为1～15h，反应后过滤、洗涤，干燥后即得硅酸钙湿渣。
2.根据权利要求1所述的制备托...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑花，吕松青，王晓辉，郑诗礼，郭曦尧，刘中凯，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11