一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法技术

一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法，将燃煤灰渣在电热炉中煅烧并冷却至室温研磨，得到灰渣细粉；然后将灰渣细粉用稀盐酸酸浸，接着过滤、洗涤、干燥，得到前驱物灰渣粉体；将灰渣粉体、Ca(OH)2研磨混合，然后向其中加入NaOH并研磨混合均匀，得到混合物；向混合物上喷洒水玻璃溶液，并旋转滚动形成球状颗粒的铝代雪硅钙石反应物前驱体；将铝代雪硅钙石反应物前驱体置入反应釜的不锈钢丝网笼屉中，于170～190℃水热隔水蒸压反应16～20h；反应完后冷却卸压，再分离出反应产物烘干即得到铝代雪硅钙石吸附材料。本发明专利技术所得材料具有良好的吸附和去污效果，达到了综合利用燃煤灰渣制备具有较高附加值环境材料的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生态环境材料领域，尤其涉及一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅 钙石吸附材料的方法。 一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方 法
技术介绍
燃煤灰渣是一类排放量巨大的工业废渣，主要有粉煤灰、沸腾炉渣和流化床固硫 灰渣（简称固硫灰渣）等。目前，我国燃煤灰渣中粉煤灰排放量最大，每年排放的粉煤灰已 达2亿吨以上，其累计堆放量约为40亿吨，占地4?5万公顷，但利用率还不到30%。尽管 沸腾炉渣近年来的排放量有逐年降低的趋势，但燃煤灰渣总排放量有增无减。灰渣堆放不 仅占用大量宝贵土地资源，而且造成了严重的环境污染。燃煤灰渣也是热电厂和燃煤锅炉 产生的一种常见固体废弃物，是当今社会最大的环境污染源之一。工业固体废弃物的综合 处理一直是困扰着全球乃至世界工业与环境协调可持续发展的重要难题，因此，寻找废弃 物资源再生利用无疑是很有前景的方向，不仅能产生较高的经济价值，而且具有重大的环 保意义。因此，对燃煤灰渣进行具有较高价值的再生利用是当今国家环保产业之急需。 目前，国内外燃煤灰渣综合利用途径归纳起来主要有7种：1.粉煤灰加气混凝土 制备新型、轻质保温节能的墙体材料。2.粉煤灰混凝土空心砌块，其中粉煤灰既是掺合料又 是细集料，掺量较高。3.水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块。4.以水泥和粉煤灰为混 合胶结料制备粉煤灰混凝土路面砖。5.以粉煤灰为主，以水泥、石灰等为胶结料制备粉煤灰 砖。6.粉煤灰陶粒及混凝土制品。7.粉煤灰混凝土轻质隔墙板。由此可见，传统燃煤灰渣 的利用主要是建筑混凝土等辅料或修路，是价值较小的低端利用。 燃煤灰渣一般化学组成范围为：Si02,46?60%;A120 3，17?35%;Fe203, 2?15%; CaO, 1?10% ;其它1?8%。由化学组成范围可知，燃煤灰渣主要成分是二氧化硅和氧化 铝，还含有一些氧化钙。如果将这些主要成分有效利用，制备附加值更高的产品，将是一种 具有更高经济和环境价值的利用方式。近些年已有一些这方面的研究报道。 雪硅钙石又称托贝莫来石（Tobermorite)，是一种水合硅酸钙矿物，理想的晶体化 学式为Ca 5Si6016(0H)2*4H20。由于其具有导热系数小、强度高、耐高温等性能，传统工业上 主要用于生产保温绝热材料和建材。然而，近些年的研究表明雪硅钙石与传统矿物吸附材 料相比具有更好的离子交换性能，对诸如K+、Na+、Ba 2+、Cs+、Rb+以及Sr2+等碱金属、碱土金 属和Cd2+、Pb 2+、Hg2+、Zn2+、C〇2+以及Ni 2+等除6价铬外的重金属离子均具有良好的吸附和阳 离子交换能力；同时对水中有机污染物也具有良好的吸附能力。因而，在含重金属离子废水 处理和固封核废料等方面具有较高的应用前景，具有良好的环境保护价值。 比较而言，纯净的雪硅钙石吸附和阳离子交换能力相对较弱，掺杂或离子置换将 大为增强这些性能。铝代雪硅钙石就是将雪硅钙石中的硅部分被铝置换得到的一种铝掺杂 型雪硅钙石。由于三价铝和四价硅的非等价置换，往往引入较多的结构水，使雪硅钙石的吸 附和阳离子交换活性大为提高，从而增强了处理污水中有害离子的能力。因此，找到一种制 备铝代雪硅钙石吸附材料的方法极为重要。现有制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法虽然众 多，但是方法复杂，而且制备成本高，不易推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的 方法，该方法能够提高燃煤灰渣的综合利用价值，有利于治理环境污染，且制备方法简单方 便，成本低。 为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤： 1)将燃煤灰渣在电热炉中煅烧，然后冷却至室温，将煅烧后的产物研磨，得到灰渣 细粉； 2)将灰渣细粉用稀盐酸酸浸，然后过滤、洗涤、干燥，得到前驱物灰渣粉体； 3)将灰渣粉体、Ca (0H) 2研磨混合，然后向其中加入NaOH并研磨混合均勻，得到混 合物；向混合物上喷洒水玻璃溶液，并旋转滚动形成球状颗粒的铝代雪硅钙石反应物前驱 体；其中，Ca (0H) 2中的Ca和灰渣粉体中Si02所含有的Si的摩尔比为5:6 ;Ca (0H)2与NaOH 的摩尔比为1 :(1.0?1.5); 4)向水热反应釜内加入水，然后在水面上架设不锈钢丝网笼屉，将铝代雪硅钙石 反应物前驱体置入不锈钢丝网笼屉中，于170?190°C水热隔水蒸压反应16?20h ;反应完 后冷却卸压，再分离出反应产物；将反应产物烘干即得到铝代雪硅钙石吸附材料。 所述的步骤1)中的煅烧是于650?750°C下进行的，煅烧时间为1?1. 5h。 所述的步骤2)中将灰渣细粉用稀盐酸酸浸时采用的液固比为（4.8?5. 3)mL: lg，稀盐酸的质量浓度为1. 3?1. 6%。 所述的步骤2)中酸浸时的温度为70?80°C，时间为2?2. 5h。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于： 1、本专利技术根据燃煤灰渣的物理化学组成，以其为主体原料，复配消石灰（Ca(0H)2) 和烧碱（NaOH)，采用水热蒸压法合成铝代雪硅钙石吸附材料。所制得的铝代雪硅钙石吸附 材料的晶体结构中部分Si 4+被Al3+非等价离子取代，从而具有更强的吸附性和阳离子交换 能力，因此在含重金属离子废水处理和有机物吸附等方面具有较高的应用前景，可作为良 好的生态环境材料，从而提高燃煤灰渣的综合利用价值，有利于环境治理。 2、人工合成雪硅钙石质材料一般采用水热法制备，但水热法的缺点是还需要后续 的过滤洗涤工序，比较繁琐。为了克服这一缺点，本专利技术采用了水热蒸压法，其具体做法 是，在水热反应釜中加入一定容积的纯净水，然后用不锈钢丝网笼屉架在水面上，将铝代雪 硅钙石反应物前驱体置入不锈钢丝网笼屉中，再按照水热条件隔水蒸压。这种方法不需要 后续过滤洗涤，简单易行方便。 另外，本专利技术燃煤灰渣中主要成分为Si02，可以用来制备附加值较高的雪硅钙石 吸附材料；同时燃煤灰渣中还含有不少A1 203，这是一种不需要额外加入的理想的铝掺杂 源。因而利用燃煤灰渣就可以直接制备吸附和阳离子交换活性更高的铝代雪硅钙石，简单 而方便。 3、本专利技术以燃煤灰渣为主要原料，制备具有较高附加值的污水处理材料-铝代雪 硅钙石吸附材料，变废为宝，具有较高的经济和环境价值。本专利技术采用燃煤灰渣废弃物直接 利用其中的铝质成分制备铝代雪硅钙石吸附材料，并不需要加入其它铝源原料，成本低廉。 本专利技术提供的水热蒸压合成方法，省去了过滤、洗涤等环节，生产工艺简单，反应条件容易 控制，设备投资少，生产成本较低。 4、本专利技术铝代雪硅钙石吸附材料中的硅源和铝源是由燃煤灰渣直接提供的，钙源 选择消石灰或熟石灰Ca(0H) 2。而本专利技术加入烧碱NaOH是为了将硅质原料进行处理以断 裂Si-Ο键，使其易于重新组合，促进雪硅钙石的形成反应。另外，由于燃煤灰渣的来源和堆 放条件变化很大，常常会带入许多其它杂质。本专利技术采取预酸洗的方法，以除去不必要的杂 质。 【附图说明】 图1为实施例1制得的铝代雪硅钙石吸附材料的XRD衍射图；其中，*代表铝代雪 娃隹丐石，+ 代表 Ca3Al2 (Si04本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将燃煤灰渣在电热炉中煅烧，然后冷却至室温，将煅烧后的产物研磨，得到灰渣细粉；2)将灰渣细粉用稀盐酸酸浸，然后过滤、洗涤、干燥，得到前驱物灰渣粉体；3)将灰渣粉体、Ca(OH)2研磨混合，然后向其中加入NaOH并研磨混合均匀，得到混合物；向混合物上喷洒水玻璃溶液，并旋转滚动形成球状颗粒的铝代雪硅钙石反应物前驱体；其中，Ca(OH)2中的Ca和灰渣粉体中SiO2所含有的Si的摩尔比为5:6；Ca(OH)2与NaOH的摩尔比为1：(1.0～1.5)；4)向水热反应釜内加入水，然后在水面上架设不锈钢丝网笼屉，将铝代雪硅钙石反应物前驱体置入不锈钢丝网笼屉中，于170～190℃水热隔水蒸压反应16～20h；反应完后冷却卸压，再分离出反应产物；将反应产物烘干即得到铝代雪硅钙石吸附材料。

【技术特征摘要】
1. 一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法，其特征在于，包括以 下步骤： 1) 将燃煤灰渣在电热炉中煅烧，然后冷却至室温，将煅烧后的产物研磨，得到灰渣细 粉； 2) 将灰渣细粉用稀盐酸酸浸，然后过滤、洗涤、干燥，得到前驱物灰渣粉体； 3) 将灰渣粉体、Ca(OH)2W磨混合，然后向其中加入NaOH并研磨混合均匀，得到混合 物；向混合物上喷洒水玻璃溶液，并旋转滚动形成球状颗粒的铝代雪硅钙石反应物前驱体； 其中，Ca (0H) 2中的Ca和灰渣粉体中Si02所含有的Si的摩尔比为5:6 ;Ca (0H) 2与NaOH的 摩尔比为1 : (1. 0?1. 5); 4) 向水热反应釜内加入水，然后在水面上架设不锈钢丝网笼屉，将铝代雪硅钙石反应 物前驱体置入不锈钢丝网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超武，宋大龙，缪金良，时春辉，王芬，张利娜，俱欢，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61