一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于填料補(bǔ)強(qiáng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及粉煤灰提取利用領(lǐng)域，尤其涉及一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于 填料補(bǔ)強(qiáng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是個(gè)產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電 能力年增長(zhǎng)率為7. 3%，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠 每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，1995年粉煤灰排放量達(dá)1. 25億噸，2000年約為1. 5億 噸，到2010年達(dá)到3億噸，給我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成了巨大的壓力。另一方 面，我國又是一個(gè)人均占有資源儲(chǔ)量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利， 已成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染與資源缺 乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。經(jīng)過開發(fā)，粉煤灰在建工、 建材、水利等各部門得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，世界性能源危機(jī)，環(huán)境污染以及礦物 資源的枯竭等強(qiáng)烈地激發(fā)了粉煤灰利用的研宄和開發(fā)，多次召開國際性粉煤灰會(huì)議，研宄 工作日趨深入，應(yīng)用方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。粉煤灰成為國際市場(chǎng)上引人注目的資源豐富、 價(jià)格低廉、興利除害的新興建材原料和化工產(chǎn)品的原料，受到人們的青睞。對(duì)粉煤灰的研宄 工作大都由理論研宄轉(zhuǎn)向應(yīng)用研宄，特別是要著重資源化研宄和開發(fā)利用。利用粉煤灰生 產(chǎn)的產(chǎn)品在不斷增加，技術(shù)在不斷更新。國內(nèi)外粉煤灰綜合利用工作與過去相比較，發(fā)生了 重大的變化，主要表現(xiàn)為：粉煤灰治理的指導(dǎo)思想已從過去的單純環(huán)境角度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合治 理、資源化利用；粉煤灰綜合利用的途徑從過去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等 方面的應(yīng)用，發(fā)展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、泵送混凝土、大體積混凝 土制品、尚級(jí)填料等尚級(jí)化利用途徑。
[0003] 我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：Si02、Al203、Fe0、Fe 203、Ca0、Ti02、Mg0、 K20、似20、50^1102等，此外還有？ 205等。其中氧化硅、氧化鈦來自黏土，頁巖；氧化鐵主要 來自黃鐵礦；氧化鎂和氧化鈣來自與其相應(yīng)的碳酸鹽和硫酸鹽。
[0004] 粉煤灰的元素組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：0 47. 83%，Si 11. 48%~31. 14%，Al 6. 40%~ 22. 91%，F(xiàn)e L 90% ~18. 51%，Ca 0· 30% ~25. 10%，K 0· 22% ~3. 10%，Mg 0· 05% ~L 92%， Ti 0. 40% ~1. 80%，S 0. 03% ~4. 75%，Na 0. 05% ~1. 40%，P 0. 00% ~0. 90%，Cl 0. 00% ~ 0· 12%，其他 0· 50% ~29. 12%。
[0005] 由于煤的灰量變化范圍很廣，而且這一變化不僅發(fā)生在來自世界各地或同一地區(qū) 不同煤層的煤中，甚至也發(fā)生在同一煤礦不同的部分的煤中。因此，構(gòu)成粉煤灰的具體化學(xué) 成分含量，也就因煤的產(chǎn)地、煤的燃燒方式和程度等不同而有所不同。其主要化學(xué)組成見下 表。
[0006] 我國電廠粉煤灰化學(xué)組成％相關(guān)信息
粉煤灰的活性主要來自活性SiO2 (玻璃體SiO2)和活性Al2O3 (玻璃體Al2O3 )在一定 堿性條件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和f-CaO(游離氧化鈣）都是 活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏（CaSO 4)的形式存在，它對(duì)粉煤灰早 期強(qiáng)度的發(fā)揮有一定作用，因此粉煤灰中的硫?qū)Ψ勖夯一钚砸彩怯欣M成。粉煤灰中的鈣 含量在3%左右，它對(duì)膠凝體的形成是有利的。國外把CaO含量超過10%的粉煤灰稱為C類 灰，而低與10%的粉煤灰稱為F類灰。C類灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，F(xiàn) 類灰常作混凝土摻和料，它比C類灰使用時(shí)的水化熱要低。
[0007] 粉煤灰中少量的MgO、Na20、K2O等生成較多玻璃體，在水化反應(yīng)中會(huì)促進(jìn)堿硅反 應(yīng)。但MgO含量過高時(shí)，對(duì)安定性帶來不利影響。
[0008] 粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一種惰性物質(zhì)不僅對(duì)粉煤灰的活性有害，而且 對(duì)粉煤灰的壓實(shí)也不利。過量的Fe 2O3對(duì)粉煤灰的活性也不利。
[0009] 粉煤灰的礦物組成：由于煤粉各顆粒間的化學(xué)成分并不完全一致，因此燃燒過程 中形成的粉煤灰在排出的冷卻過程中，形成了不同的物相。比如：氧化硅及氧化鋁含量較 高的玻璃珠在鐵礦，另外，粉煤灰中晶體礦物的含量與粉煤灰冷卻速度有關(guān)。一般來說，冷 卻速度較快時(shí)，玻璃體含量較多：反之，玻璃體容易析晶?？梢?，從物相上講，粉煤灰是晶體 礦物和非晶體礦物的混合物。其礦物組成的波動(dòng)范圍較大。一般晶體礦物為石英、莫來石、 氧化鐵、氧化鎂、生石灰及無水石膏等，非晶體礦物為玻璃體、無定形碳和次生褐鐵礦，其中 玻璃體含量占50%以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于 填料補(bǔ)強(qiáng)的方法。
[0011] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于填料補(bǔ)強(qiáng)的方法，包括以下步驟： (1) 將粉煤灰與其重量1-2%的活化劑混合，攪拌均勻，置于600-700°C下煅燒1-2小時(shí)， 冷卻后磨成細(xì)粉，過200-260目篩； (2) 將上述篩分料加入到2-3倍去離子水中，50-60°C下保溫30-40分鐘，過濾，得濾渣 和含鈣濾液； (3) 在上述濾渣中加入7-10m〇l/L的氫氧化鈉溶液，在90-100°C下保溫?cái)嚢?0-50分 鐘，冷卻過濾，得到含硅濾液，所述的氫氧化鈉與濾渣的體積重量比為3-5ml :lg ; (4) 將上述含鈣濾液、含硅濾液混合，攪拌均勻，控制反應(yīng)溫度為80-90°C，加入補(bǔ)強(qiáng)助 劑，攪拌均勻，通入CO2含量為70-80%的混合氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，直至沉淀不再增加為止， 停止通入氣體，得碳化液； (5) 將上述碳化液在100-1KTC下加熱至水干，再經(jīng)過微波干燥，磨成細(xì)粉，即得。
[0012] 一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于填料補(bǔ)強(qiáng)的方法，步驟（1)中所述的活化劑是由下 述重量份的原料組成的：氟硅酸鈉1-2重量份、硬脂酸鈣2-3重量份、氟化鈉2-4重量份。
[0013] 一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于填料補(bǔ)強(qiáng)的方法，步驟（4)中所述的補(bǔ)強(qiáng)助劑是由 下述重量份的原料組成的：鄰苯二甲酸醋4-5重量份、灰媽粉3-4重量份、茶阜素0. 1-0. 2 重量份、硅烷偶聯(lián)劑KH550 0. 5-1重量份、微細(xì)二氧化硅氣凝膠1-2重量份、六鈦酸鉀晶須 1-2重量份；所述的補(bǔ)強(qiáng)助劑的用量為含鈣濾液、含硅濾液混合液重量的10-20%。
[0014] 一種從粉煤灰中提取硅、鈣用于填料補(bǔ)強(qiáng)的方法，本發(fā)明的填料主要用于輪胎、膠 管、密封圈等橡膠材料的補(bǔ)強(qiáng)。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 本發(fā)明將粉煤灰經(jīng)過提取硅、鈣后與助劑混合，形成新的補(bǔ)強(qiáng)劑，本發(fā)明的補(bǔ)強(qiáng)劑可以 有效的提高膠料的定伸應(yīng)力和硬度，改善耐磨性、耐熱性和耐屈撓龜裂性，降低扯斷永久變 形性，高效的利用了粉煤灰，將硅、媽有效的復(fù)合，經(jīng)檢測(cè)，其中硅的提取率為76-85%，鈣的