一種利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機化工領(lǐng)域，涉及固體廢棄物綜合利用、耐火材料的合成技術(shù)領(lǐng)域；具體地，涉及一種利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高鋁粉煤灰是內(nèi)蒙古中部、山西北部地區(qū)特色高鋁煤炭燃燒發(fā)電后產(chǎn)生的固體廢棄物。目前年產(chǎn)生量約3000萬噸，但綜合利用率不足20%，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。另一方面，高鋁粉煤灰潛在資源量大，其Al2O3含量>40%，主要以莫來石相穩(wěn)定存在，可用于代替日益短缺的鋁土礦制備莫來石耐火材料。
[0003]目前以粉煤灰合成莫來石的研宄主要以提高鋁硅比為目的。CN102092734A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石的方法，以粉煤灰、粉狀鋁源和高嶺土為原料經(jīng)過調(diào)配燒制得到莫來石。CN101643359A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石粉料的方法，將粉煤灰與鋁礬土進(jìn)行配料、煅燒制備莫來石。CN102765944A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石的方法，將粉煤灰與氧化鋁進(jìn)行配料、煅燒，得到較高鋁硅比的莫來石產(chǎn)品?？傮w上，現(xiàn)有研宄均需額外添加鋁土礦、工業(yè)氧化鋁等高鋁礦物，成本較高且雜質(zhì)含量難以大幅度降低。基于此，本單位前期提出了稀酸活化、深度脫硅的技術(shù)思路，CN102583411A和CN102583409A公開了一種利用粉煤灰生產(chǎn)莫來石的方法，以高鋁粉煤灰為原料，經(jīng)過預(yù)處理、脫硅、酸活化、二次脫硅、燒結(jié)等過程得到莫來石。與前期提出思路相比，該思路實現(xiàn)了不添加高鋁礦物制備得到高品質(zhì)莫來石的技術(shù)思路，氧化鋁含量可以達(dá)到60% -70%，但鐵鈣等雜質(zhì)尚未實現(xiàn)深度脫除，難以達(dá)到高端鋁硅質(zhì)耐火材料使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述研宄現(xiàn)狀，本發(fā)明進(jìn)一步提出脫硅粉煤灰的兩段酸處理過程，使得處理后高鋁粉煤灰中氧化鋁含量達(dá)65%，鐵含量降至0.3 %左右，鈉含量降至0.1 %以下，鈣含量降至0.5%以下，實現(xiàn)雜質(zhì)含量的有效控制和氧化鋁含量的大幅度提升。進(jìn)一步采用這種處理后的高鋁粉煤灰，經(jīng)過水洗、煅燒等過程合成高牌號的莫來石產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題主要是通過以下方案來實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉稀堿溶液混合進(jìn)行預(yù)脫硅處理，處理后進(jìn)行過濾操作得到濾餅和濾液；
[0008](2)將步驟(I)所生產(chǎn)的濾餅用稀鹽酸進(jìn)行脫硅活化處理，經(jīng)過濾得到濾餅；
[0009](3)將步驟(2)所生產(chǎn)的濾餅用濃鹽酸進(jìn)行酸處理除雜處理，經(jīng)過濾得到二次酸處理濾餅；
[0010](4)對步驟(3)所產(chǎn)生的二次酸處理濾餅進(jìn)行水洗、過濾、焙燒，得到白度較好，鋁硅比較高的產(chǎn)物莫來石產(chǎn)品。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，其中步驟(I)所述的稀堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀等，濃度在4.5-5.5mol/L ;混合后料漿產(chǎn)物固含量在300g/L-400g/L，所述預(yù)脫硅的處理溫度在80-100°C之間，處理時間為1.5-4.0h。所述稀堿溶液與高鋁粉煤灰的液固比為l_5mL/g步驟⑴所涉及的過濾操作，使用本領(lǐng)域公知的過濾方法均可。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(2)中的酸可以為鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等中的一種或幾種，氫離子濃度在0.5-1.5mol/L，液固比在
8.0-12.0之間，反應(yīng)溫度在45-65°C，反應(yīng)時間為20_60min。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(3)中的酸可以為鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等，氫離子濃度在5.0-7.0mol/L，液固比在3_5之間，反應(yīng)溫度在60-80°C之間，反應(yīng)時間為0.5-1.5ho
[0014]根據(jù)本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(4)水洗過程中，水與二次酸處理濾餅質(zhì)量比在2-4之間，水洗溫度為80-95°C之間，洗滌后的二次酸處理濾餅進(jìn)窯焙燒前充分洗滌至PH在3.0以上，焙燒溫度在800-1200°C。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在前期一步濃酸處理工藝的基礎(chǔ)上，針對鐵鈣等雜質(zhì)深度脫除的需要，采用稀酸-濃酸二步工藝處理脫硅后粉煤灰，可在保證氧化鋁含量提高的基礎(chǔ)上實現(xiàn)雜質(zhì)的大幅度降低。燒結(jié)后的莫來石產(chǎn)品中鐵含量小于0.4%，鈣含量小于0.5%，可作為原料用于高檔耐火材料生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體的事實案例進(jìn)一步描述本發(fā)明，這些事例僅是典范性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明的技術(shù)方案細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和發(fā)明均屬于本發(fā)明的范疇之內(nèi)。
[0018]實施案例I
[0019]預(yù)脫娃:采用氧化鋁含量不低于42%的粉煤灰和濃度為4.5mol/L氫氧化鈉溶液按液固比3:1混合均勻后加熱至80°C，以300r/min的速度反應(yīng)3.5h，洗滌、過濾后得到脫硅粉煤灰。
[0020]酸處理:將脫硅粉煤灰與濃度為0.5mol/L、65°C鹽酸按照液固比為12:1進(jìn)行混合，以300r/min速度反應(yīng)60min，洗滌、過濾后得到的濾餅與濃度為5.0mol/L、80°C的濃鹽酸按液固為5:1混合，以300r/min的速度反應(yīng)1.5h，洗滌、過濾后得到二次酸處理濾餅。
[0021]焙燒:將二次酸處理濾餅在80°C下，按液固質(zhì)量比2:1水洗至pH3.0，過濾后進(jìn)窯燒制，燒制溫度為800 °C，得到鋁硅比約為2.5，鐵含量約為0.47 %，鈉含量為0.08 %，鈣含量為0.5%的莫來石產(chǎn)品。
[0022]實施案例2
[0023]預(yù)脫硅:采用氧化鋁含量不低于42%的粉煤灰和濃度為5mol//L氫氧化鉀溶液按液固比為3:1混合均勻后加熱至100°C，以300r/min的速度攪拌反應(yīng)2.5h，洗滌、過濾后得到脫硅粉煤灰。
[0024]酸處理:將脫硅粉煤灰與濃度為1.0mol//L、55°C硝酸按照液固比為10:1進(jìn)行混合，以300r/min的攪拌速度攪拌反應(yīng)40min，洗滌、過濾后得到的濾餅與濃度為6.0mol/L、70°C的濃硝酸按液固為4:1混合，以300r/min的速度反應(yīng)1.0h，洗滌、過濾后得到二次酸處理濾餅。
[0025]焙燒:將二次酸處理濾餅在90°C下，按液固質(zhì)量比3:1水洗至pH4.0，過濾后進(jìn)窯燒制，燒制溫度為800 °C，得到鋁硅比約為2.7，鐵含量約為0.39 %，鈉含量為0.02 %，鈣含量為0.41%的莫來石產(chǎn)品。
[0026]實施案例3
[0027]預(yù)脫硅:采用氧化鋁含