一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法，该方法充分利用了排放量巨大且排放污染环境的粉煤灰作为原料，克服了现有制备硅酸镁铝的方法存在的产量及成本受到天然硅酸镁铝矿土的分布及储量的限制，同时又能够发展循环经济和节约经济，又可以减少粉煤灰的排放对自然生态环境的破坏；并且本发明专利技术提供的方法制得的硅酸镁铝产品的性能符合行业标准，并且产品的纯度和白度等甚至比行业产品指标更加优秀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅酸镁铝的制备方法，具体地，涉及一种采用粉煤灰作为原料制备硅酸镁铝的方法。
技术介绍
硅酸镁铝是一种白色、无毒的复合胶态物质，在水溶液中具有较高的分散性和流变性，它的化学组成常以氧化物的形式表示，主要为二氧化硅、氧化铝和氧化镁，广泛应用于建筑、涂料、日用化工，以及医药和食品行业中。例如，合成的复合硅酸镁铝绝热材料，可以应用于电力、冶金、化工等行业。它们在涂料、乳化油漆中是粉质的优异悬浮剂和乳液的高效稳定剂，能够增加涂料的防沉触变、悬浮稳定效果；在金属和汽车抛光剂、瓷砖和玻璃清洁剂的生产中，也可作摩擦剂，起到稳定乳化的作用；此外，在膏霜护发用品和牙膏中可用作稳定剂、增稠剂和分散剂，使制品细腻、光滑，有很好的分散性和均匀的遮盖力。在医学上，由于它有持续的酸中和作用，可作为制酸剂治疗消化器官疾病。目前，硅酸镁铝生产方法主要以矿石、膨润土、皂土等为原料，通过粉碎、制浆、分离提纯、预处理、改性等方法获得，但其工艺较长，分离效果差，且产量及成本受到天然硅酸镁铝矿土的分布及储量的限制，不能够满足各行各业对硅酸镁铝产品日益增长的需求。通过分组分之间的化学反应制备硅酸镁铝的研究较少，在公开的有关化学法合成制备硅酸镁铝的专利中，主要是以硅酸钠、硫酸镁、硫酸铝等为原料合成硅酸镁铝，生产成本较高，不适合大规模生产。因此，迫切需要开发一种制备硅酸镁铝的新方法，以满足各行各业对硅
酸镁铝产品日益增长的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有制备硅酸镁铝的方法存在的原料来源受限，导致硫酸镁铝产品的产量和成本均无法满足需求的缺陷，提供一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法。粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物，我国粉煤灰排放量非常大，粉煤灰的排放既占用耕地又污染环境，粉煤灰的化学成分主要为二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)和未燃尽的碳等，由于粉煤灰化学成分中含有多种可利用元素(如铝和硅等)，如果能够有效利用粉煤灰中的有用物质来制备硅酸镁铝，既可以克服硅酸镁铝生产中对天然硅酸镁铝矿土的分布及储量的限制，又能够发展循环经济和节约经济，又可以减少自然生态环境的破坏。为此，本专利技术为粉煤灰的综合利用提供了一个新的途径，很大程度上提高了产品的附加价值，同时也提供了一种粉煤灰制备硅酸镁铝的新方法，该方法包括：(1)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将粉煤灰置于碱性溶液中，得到预脱硅溶液和提硅残渣；(2)将步骤(1)得到的提硅残渣与碳酸钠和/或氧化钙混合均匀，进行焙烧、溶出，固液分离得到铝酸钠滤液；(3)将步骤(1)中得到的预脱硅溶液和步骤(2)中得到的铝酸钠滤液混合，随后引入硝酸镁溶液进行反应，过滤、烘干得到硅酸镁铝。本专利技术还提供了如上所述的方法制备得到的硅酸镁铝产品。本专利技术提供的方法充分利用了排放量巨大且排放污染环境的粉煤灰作为原料，克服了现有制备硅酸镁铝的方法存在的产量及成本受到天然硅酸镁
铝矿土的分布及储量的限制，同时又能够发展循环经济和节约经济，又可以减少粉煤灰的排放对自然生态环境的破坏。如表7所示的参数可以看出，本专利技术实施例1-2中制得的硅酸镁铝产品的性能符合行业标准，并且产品的纯度和白度等甚至比行业产品指标更加优秀。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法，其中，该方法包括：(1)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将粉煤灰置于碱性溶液中，得到预脱硅溶液和提硅残渣；(2)将步骤(1)得到的提硅残渣与碳酸钠和/或氧化钙混合均匀，进行焙烧、溶出，固液分离得到铝酸钠滤液；(3)将步骤(1)中得到的预脱硅溶液和步骤(2)得到的铝酸钠滤液混合，随后引入硝酸镁溶液进行反应，过滤、烘干得到硅酸镁铝。根据本专利技术，步骤(1)中，所述碱性溶液的浓度可以为10-50重量％；粉煤灰与所述碱性溶液的重量比可以为1：4-6。所述碱法提硅的反应条件包括：反应温度为80-120℃，反应时间为30-120分钟；优选地，反应温度为90-100℃，反应时间为30-60分钟。在上述条件下进行碱法提硅，能够使存在于粉煤灰中以玻璃相存在的活性SiO2被溶解出来的效果更佳。优选情况下，对得到的所述提硅残渣可以进行水洗并干燥，所述干燥的条件可以包括：干燥温度为80-120℃，干燥时间为4-12小时。本专利技术步骤(2)中，碳酸钠和氧化钙用于与提硅残渣形成铝酸钠，因此，既可以用碳酸钠也可以使用氧化钙，当然也可以同时使用碳酸钠和氧化钙，它们的具体用量可以根据实际需要在很大范围内进行调整，优选情况下，
相对于100重量份步骤(1)得到的提硅残渣，碳酸钠的用量可以为100-150重量份，氧化钙的用量可以为40-70重量份；优选地，相对于100重量份步骤(1)得到的提硅残渣，碳酸钠的用量可以为120-130重量份，氧化钙的用量可以为45-55重量份。在上述范围内能够使提硅残渣中的所含的铝更彻底地形成铝酸钠，从而为能够高效地制备硅酸铝镁。所述焙烧的条件包括：焙烧温度为950-1250℃，焙烧时间为30-90分钟；优选地，焙烧温度为950-1250℃，焙烧时间为30-60分钟。根据本专利技术，步骤(2)中，所述溶出包括：将焙烧后的产物加入到调配液中进行反应，所述调配液为含有铝酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的水溶液，铝酸钠的浓度为30-50克/升，氢氧化钠的浓度为5-10克/升，碳酸钠的浓度为15-20克/升；所述焙烧产物与所述水溶液的重量比为1：3-10，优选为1：4-6。本专利技术步骤(2)中，所述溶出反应的温度为50-100℃，反应的时间为10-30分钟。根据本专利技术的步骤(3)中，预脱硅液、铝酸钠滤液、硝酸镁溶液中摩尔比为：AlO2-:SiO32-＝1.5-3.5；Mg2+:AlO2-＝0.4-0.8。所述硝酸镁溶液的浓度可以在很大范围内改变，优选地，所述硝酸镁溶液的浓度为1-5mol/L，pH为4-6。本专利技术步骤(3)中，所述反应的条件可以包括：反应温度为60-90℃，反应时间为1-5小时，pH值为7-9。本专利技术还提供了如上所述的方法制备得到的硅酸镁铝产品。以上详细描述了本专利技术的优选实施方式，但是，本专利技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本专利技术的技术构思范围内，可以对本专利技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本专利技术的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本专利技术对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本专利技术的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本专利技术的思想，其同样应当视为本专利技术所公开的内容。下面的实施例将对本方法予以进一步说明，但并不因此限制。实施例中所用的粉煤灰的化学成分如表1所示。表1实施例1(1)将600ml浓度为20重量％的氢氧化钠中，加入到200g主要成分如表1所示的粉煤灰中(粉煤灰与所述碱性溶液的重量比为1：4.2)，搅拌均匀，置于机械搅拌反应釜中，拧好反应釜密封盖后开启加热与搅拌按钮(搅拌速率为150rpm)。温度设定为110℃，反应时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法，其中，该方法包括：(1)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将粉煤灰置于碱性溶液中，得到预脱硅溶液和提硅残渣；(2)将步骤(1)得到的提硅残渣与碳酸钠和/或氧化钙混合均匀，进行焙烧、溶出，固液分离得到铝酸钠滤液；(3)将步骤(1)中得到的预脱硅溶液和步骤(2)中得到的铝酸钠滤液混合，并引入硝酸镁溶液进行反应，过滤、烘干得到硅酸镁铝。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰制备硅酸镁铝的方法，其中，该方法包括：(1)在粉煤灰碱法提硅的条件下，将粉煤灰置于碱性溶液中，得到预脱硅溶液和提硅残渣；(2)将步骤(1)得到的提硅残渣与碳酸钠和/或氧化钙混合均匀，进行焙烧、溶出，固液分离得到铝酸钠滤液；(3)将步骤(1)中得到的预脱硅溶液和步骤(2)中得到的铝酸钠滤液混合，并引入硝酸镁溶液进行反应，过滤、烘干得到硅酸镁铝。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述碱性溶液的浓度为10-50重量％；粉煤灰与所述碱性溶液的重量比为1：4-6。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述碱法提硅的条件包括：反应温度为80-120℃，反应时间为30-120分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，相对于100重量份步骤(1)得到的提硅残渣，碳酸钠的用量为100-150重量份，氧化钙的用量为40-70重量份。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为950-1250℃，焙烧时间为30-90分钟。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓欢，孙琦，王宝冬，肖永丰，禹耕之，刘晓婷，赵利军，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11