【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种粉煤灰脱硅除杂的方法。
技术介绍
1、高铝粉煤灰是高铝煤炭经过燃煤发电后排出的固体废弃物。高铝粉煤灰的年排放量巨大，而大规模消纳处理受到多因素条件制约，因此其综合利用率较低，大量的高铝粉煤灰堆积对环境与人体健康造成了极大的威胁。高铝粉煤灰中蕴含有大量的铝硅资源，其矿相组成以莫来石、刚玉及部分非晶态铝硅酸盐相为主，因此，制备高附加值的铝硅系列材料用于建工建材、农业复垦等领域，成为了其规模消纳与高值化利用的新方向。
2、高铝硅比的铝硅复合材料有利于扩展其应用领域，通过脱除高铝粉煤灰中的非晶态二氧化硅可以有效提高原料的铝硅比。cn 112077116a公开了一种粉煤灰深度脱硅和硅资源回收方法，粉煤灰进行球磨和干燥处理并制成固定形状的前驱体；向熔盐中加入定量氧化钙，在惰性气氛保护条件下，将熔盐加热至熔融态；将粉煤灰的前驱体置于熔融态的反应熔盐中，反应至稳定状态后，从反应熔盐中取出反应后的粉煤灰并在惰性气氛条件下冷却，对反应产物进行水洗和干燥处理即可得到深度脱硅的粉煤灰。但该专利技术所得脱硅粉煤灰容易残留反应不彻底的含硅化合物杂质，进而降低了脱硅粉煤灰的纯度。
3、cn 104043639a公开了一种脱硅粉煤灰的生产方法，该方法包括以下步骤：1)将粉煤灰焙烧活化；2)将活化后的粉煤灰冷却至室温后，与氢氧化钠混合进行预脱硅处理，得到粉煤灰浆液；3)将所述粉煤灰浆液降温到70-80℃后，与氢氧化钠混合进行反应，反应产物经过滤、洗涤和干燥后，得到脱硅粉煤灰。但该专利技术
4、cn 108821316a公开了一种脱硅粉煤灰的制备方法，该制备方法具体包括如下步骤：1)对高铝粉煤灰进行酸处理，经过滤、滤饼洗涤，得到酸处理粉煤灰；2)采用第一碱液对酸处理粉煤灰进行常压预脱硅处理，经过滤和滤饼洗涤，得到一次脱硅粉煤灰；3)采用第二碱液对一次脱硅粉煤灰进行常压预脱硅处理，经过滤和滤饼洗涤，得到二次脱硅粉煤灰，其中，第一碱液的浓度小于第二碱液的浓度。该制备方法所得脱硅粉煤灰的铝硅比可达2.7，但仍然含有钙、铁及钠等杂质，且产生的液体废弃物无法进行循环利用，降低了资源利用率。
5、针对现有技术的不足，亟需提供一种能够深度脱除粉煤灰中非晶相二氧化硅与杂质的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰脱硅除杂的方法，通过机械化学协同活化、水浸脱铝除杂以及碱脱硅的步骤实现了粉煤灰中非晶相二氧化硅的高效脱除，工艺流程简单，所得脱硅除杂粉煤灰具有铝硅比高、钙铁钠等杂质含量低等特点，本专利技术不产生二次固体与液体废弃物，充分利用了粉煤灰内部的铝硅资源，实现了粉煤灰减量化与高值化的利用。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种粉煤灰脱硅除杂的方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)均匀混合质子酸与粉煤灰，然后进行机械活化处理，得到活化粉煤灰；
5、(2)步骤(1)所得活化粉煤灰经水浸处理后液固分离，得到水浸渣与水浸液；所得水浸渣经洗涤与干燥，得到除杂粉煤灰；所得水浸液回用于所述水浸处理中；
6、(3)混合碱介质与步骤(2)所得除杂粉煤灰，液固分离后所得固相依次经洗涤与干燥，得到脱硅除杂粉煤灰。
7、本专利技术提供的粉煤灰脱硅除杂的方法，首先采用机械化学协同活化破坏粉煤灰中惰性铝硅配位结构，在机械场的作用下，强化氢离子进攻铝氧配位，形成活性的硅羟基结构，提高了硅氧反应活性，同时实现铁、钙等杂质的深度解离；活化粉煤灰通过水浸处理脱除活性铝和杂质，避免后续碱脱硅过程中沸石副反应发生；进一步采用碱介质对除杂粉煤灰进行脱硅反应，从而实现了粉煤灰非晶相二氧化硅的深度脱除；所得脱硅除杂粉煤灰具有铝硅比高、钙铁钠等杂质含量低等特点，可广泛应用于制备铝硅系列产品、氧化铝提取等领域；另外本专利技术中不产生二次固体与液体废弃物，所得水浸液可以高效循环富集，得到的富集液可用于制备聚合氯化铝等铝系产品，充分利用了粉煤灰内部的铝硅资源，实现了粉煤灰减量化与高值化的利用，社会经济与环境效益十分显著。
8、优选地，步骤(1)所述质子酸与粉煤灰的液固比为(1-5)ml:1g，例如可以是1ml:1g、2ml:1g、3ml:1g、4ml:1g或5ml:1g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、所述质子酸与粉煤灰的液固比在合理范围内，可以有效利用质子酸的强酸性与机械研磨过程外加提供的温度场与机械场，对粉煤灰内部的铝硅酸盐进行矿相活化，通过多场的协同活化作用，使得粉煤灰内部铝硅酸盐的缺陷增多，粉煤灰的反应活性得到提高，解决了后期碱脱硅过程副反应发生严重及原灰反应活性低的问题。
10、优选地，步骤(1)所述质子酸的浓度为1-5mol/l，例如可以是1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l或5mol/l，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、所述质子酸的浓度过高，导致硅溶胶凝胶化，过滤困难，杂质被吸附率大，产品品质低；质子酸浓度过低，杂质脱除效果差，硅氧活化效果差。
12、优选地，步骤(1)所述质子酸包括硫酸、盐酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硫酸与盐酸的组合，盐酸与硝酸的组合，或硫酸、盐酸与硝酸的组合，优选为硫酸。
13、优选地，步骤(1)所述机械活化处理的转速为100-400rpm，例如可以是100rpm、150rpm、200rpm、300rpm或400rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
14、优选地，步骤(1)所述机械活化处理的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.8h、1.2h、1.6h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，步骤(1)所述机械活化处理所用装置包括球磨机、砂磨机、电磁磨、棒磨机或砾磨机中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括球磨机与电磁磨的组合，电磁磨、棒磨机与砾磨机的组合，或球磨机、电磁磨、棒磨机与砾磨机的组合，优选为球磨机。
16、优选地，步骤(1)所述活化粉煤灰的粒径＜0.15mm，例如可以是0.14mm、0.13mm、0.12mm、0.11mm或0.1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，步骤(2)所述水浸处理的液固比为(1-5)ml:1g，例如可以是1ml:1g、2ml:1g、3ml:1g、4ml:1g或5ml:1g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，步骤(2)所述水浸处理的温度为80-95℃，例如可以是80℃、82℃、85℃、90℃或95℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粉煤灰脱硅除杂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述质子酸与粉煤灰的液固比为(1-5)mL:1g；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化处理的转速为100-400rpm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化处理所用装置包括球磨机、电磁磨、砂磨机、棒磨机或砾磨机中的任意一种或至少两种的组合，优选为球磨机；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述水浸处理的液固比为(1-5)mL:1g；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述洗涤的温度为50-90℃；
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述碱介质与除杂粉煤灰的液固比为(3-6)mL:1g；
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述混合的温度为60-95℃；
9.根据权利要求1-8任一项所述的方
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰脱硅除杂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述质子酸与粉煤灰的液固比为(1-5)ml:1g；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化处理的转速为100-400rpm；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化处理所用装置包括球磨机、电磁磨、砂磨机、棒磨机或砾磨机中的任意一种或至少两种的组合，优选为球磨机；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述水浸处理的液固...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建波，李会泉，杨晨年，李少鹏，
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：
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