專(zhuān)利名稱(chēng)：一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備二氧化硅和氧化鋁的方法，特別是涉及一種粉煤灰制備二氧 化硅和氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是粉煤燃燒后的細(xì)顆粒分散狀殘余物，我國(guó)粉煤灰的總堆積存量已超過(guò)數(shù) 十億噸，而且正以每年億噸的速度增長(zhǎng)。大量固體廢棄物的不斷產(chǎn)生給煤炭企業(yè)的正常運(yùn) 行和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力，同時(shí)對(duì)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施也會(huì)產(chǎn)生重要影 響。因此，開(kāi)發(fā)和研究粉煤灰的綜合有效利用對(duì)資源利用和環(huán)境保護(hù)有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。粉煤灰的主要化學(xué)成分為A1203和Si02，A1203約占粉煤灰的15 45%，Si02 一 般在40%以上。如何在溫和的工藝環(huán)境、較低的生產(chǎn)成本下提高粉煤灰的鋁硅比是粉煤 灰資源化利用技術(shù)的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)工藝征對(duì)粉煤化學(xué)成分特征，通過(guò)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿提取 粉煤灰中的A1203或Si02，工藝受粉煤灰化學(xué)成分的限制，無(wú)法推廣，同時(shí)形成二次污染。 CN101049935A公開(kāi)了以高濃度NaOH液堿溶粉煤灰脫硅，脫硅粉煤灰配制CaO和CaC03拜爾 法焙燒制備氧化鋁的方法，本方法高濃度NaOH液腐蝕性強(qiáng)，對(duì)設(shè)備和操作人員要求較高， 常溫常壓反應(yīng)體系脫硅率低，制備的硅酸鈉液金屬離子含量較高，除雜工序增加了生產(chǎn)成 本，同時(shí)脫硅粉煤灰配制CaO和CaC03時(shí)固體原料的均勻性無(wú)法滿(mǎn)足，脫硅灰的含堿量高不 僅增加脫堿成本而且造成苛性堿的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫和的粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的 方法。本發(fā)明包括如下步驟①一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中碳酸鈉和氧化 鈣的摩爾比為0. 5 4，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為1 5 ；液固比為2 10，固體為粉煤 灰、碳酸鈉、氧化鈣的總質(zhì)量；②在50 400°C溫度下、0. 1 20MPa的壓力下，堿溶10 60分鐘后，過(guò)濾分離 得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗滌固體混合物，脫水；③硅酸鈉液通入C02碳分，制備得二氧化硅；④脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物經(jīng)調(diào)整堿比、鈣比后以堿石灰燒結(jié)法制備得氧 化鋁；上述的硅酸鈉液碳分制備的碳酸鈉液作反應(yīng)原料循環(huán)利用。上述的硅酸鈉液co2碳分的氣源為石灰石燒制氧化鈣的生成氣。上述的硅酸鈉液C02碳分的氣源為燃煤鍋爐的凈化尾氣。上述的堿石灰燒結(jié)法所用的碳酸鈣全部或者部分為原位苛化碳酸鈉所得。
上述的固體混合物以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁的焙燒溫度為700 1300°C。上述的堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備水泥。上述的堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于燃煤脫硫劑。上述的堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備發(fā)泡混凝土。上述的脫硅灰與碳酸鈣混合物用于制備發(fā)泡混凝土。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、碳酸鈉和氧化鈣經(jīng)濟(jì)易得，粉煤灰脫硅反應(yīng)溫和，腐蝕性弱。2、反應(yīng)體系中的碳酸根與金屬離子生成碳酸鹽固體不溶物，起到了除雜作用，提 高了白炭黑產(chǎn)品品質(zhì)，簡(jiǎn)化了除雜工序，降低生成成本。3、碳酸鈣等碳酸鹽與脫硅粉煤灰混和均勻，提高了氧化鋁制備效率。4、高溫高壓脫硅提高了脫硅率和脫硅粉煤灰的鋁硅比。5、本發(fā)明避開(kāi)直接使用高粘度氫氧化鈉，降低了反應(yīng)漿液粘度，易過(guò)濾分離，易洗 滌。6、本發(fā)明工藝過(guò)程中的廢液、廢氣等均能有效循環(huán)利用，不排放任何廢液、廢氣和廢渣。7、本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫和，投資小，產(chǎn)品附加值高，是一個(gè)極有前景的粉煤灰 資源化利用項(xiàng)目。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1 一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為3，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為2，液固比為4，在180°C溫度下、
0.9MPa壓力下，堿溶30分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗 滌固體混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，部分脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物與 水泥、發(fā)泡劑以水混合制備發(fā)泡混凝土。部分脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒 結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備水泥。實(shí)施方式2:一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為3，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為2，液固比為4，在240°C溫度下、
1.2MPa壓力下，堿溶30分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗 滌固體混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石 灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備發(fā)泡混凝土砌塊。實(shí)施方式3 一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為1，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為4，液固比為6，在300°C溫度下、 7. 2MPa壓力下，堿溶50分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗滌固體混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石 灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣打漿后用于燃煤鍋爐尾氣凈 化。實(shí)施方式4 一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為0. 8，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為2，液固比為4，在300°C溫度下、 0. 9MPa壓力下，堿溶50分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗 滌固體混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石 灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣干粉用于燃煤鍋爐尾氣的干 法脫硫。實(shí)施方式5 一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為1，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為5，液固比為10，300°C溫度、IOMPa 壓力下堿溶60分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗滌固體 混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石 灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣作為型煤的固硫劑。實(shí)施方式6 一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中粉煤灰500g，碳 酸鈉和氧化鈣的摩爾比為3，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為5，液固比為5，在300°C溫度下、 IOMPa壓力下，堿溶60分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗 滌固體混合物，干燥脫硅灰；硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅，脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石 灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于化工廠(chǎng)煙氣凈化。
權(quán)利要求
一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于包括如下步驟①一定比例的粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣和水放入密閉反應(yīng)容器，其中碳酸鈉和氧化鈣的摩爾比為0.5～4，粉煤灰和氧化鈣的質(zhì)量比為1～5；液固比為2～10，固體為粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣的總質(zhì)量；②在50～400℃溫度下、0.1～20MPa的壓力下，堿溶10～60分鐘后，過(guò)濾分離得硅酸鈉液、脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物，洗滌固體混合物，脫水；③硅酸鈉液通入CO2碳分，制備得二氧化硅；④脫硅粉煤灰和碳酸鈣固體混合物以堿石灰燒結(jié)法制備得氧化鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 硅酸鈉液碳分制備的碳酸鈉液作反應(yīng)原料循環(huán)利用。
3.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 硅酸鈉液CO2碳分的氣源為石灰石燒制氧化鈣的生成氣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 硅酸鈉液CO2碳分的氣源為燃煤鍋爐的凈化尾氣。
5.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 堿石灰燒結(jié)法所用的碳酸鈣全部或者部分為原位苛化碳酸鈉所得。
6.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 固體混合物以堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁的焙燒溫度為700 1300°C。
7.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備水泥。
8.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于燃煤脫硫劑。
9.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述的 堿石灰燒結(jié)法制備氧化鋁后的廢渣用于制備發(fā)泡混凝土。
10.如權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法，其特征在于所述 的脫硅灰與碳酸鈣混合物用于制備發(fā)泡混凝土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備二氧化硅和氧化鋁的方法，特別是涉及一種粉煤灰制備二氧化硅和氧化鋁的方法。本發(fā)明是以粉煤灰、碳酸鈉、氧化鈣為原料，碳酸鈉經(jīng)氧化鈣原位苛化，在高溫高壓反應(yīng)體系中堿溶得硅酸鈉液、碳酸鈣和脫硅粉煤灰固體，其中硅酸鈉液經(jīng)CO2碳分得二氧化硅，碳酸鈣和脫硅粉煤灰固體即可以堿石灰燒結(jié)法制備得氧化鋁，又可制備發(fā)泡混凝土。制備氧化鋁后的廢渣可用于制備水泥、化工廠(chǎng)和燃煤鍋爐尾氣凈化吸收劑、發(fā)泡混凝土的原料。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有反應(yīng)液腐蝕性弱，脫硅率高，制備的硅酸鈉液金屬含量低和白炭黑品質(zhì)高，氧化鋁提取率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明原料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品附加值高。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101993084SQ201010573688
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者商兆會(huì), 杜雄偉, 楊露, 王中杰, 賈麗君 申請(qǐng)人:中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司