合成水化硅酸钙的方法及由该方法合成的水化硅酸钙技术

本公开涉及一种合成水化硅酸钙的方法及由该方法合成的水化硅酸钙。该方法包括以下步骤：a、对风积沙进行预处理，经过预处理的风积沙粉体的粒度为5‑20μm，SiO2含量不低于90重量％；b、在还原剂的存在下对脱硫石膏进行热还原处理，并对所得的生石灰进行消解，得到石灰浆；c、将所述经过预处理的风积沙粉体、所述石灰浆与可选的水混合进行第一反应，得到第一反应物；d、向所述第一反应物内加入激活剂与可选的水，进行第二反应，得到含有水化硅酸钙的第二反应物。该方法的开发低成本，污染小，实现了沙产业与绿色材料的有机结合，所合成的水化硅酸钙附加值高，市场应用前景好。

Method for synthesizing hydrated calcium silicate and hydrated calcium silicate synthesized by the method

The present invention relates to a process for the synthesis of hydrated calcium silicate and the hydrated calcium silicate synthesized by the process. The method comprises the following steps: A, aeolian sand pretreatment, particle size after pretreatment of aeolian sand powder for 5 20 m, SiO2 content of not less than 90 wt%; B, in the presence of a reducing agent of desulfurization gypsum by thermal reduction, and lime on the the digestion, by lime slurry; mixed C, the pre-treatment of the aeolian sand powder and the lime slurry with optional water for the first reaction, the first reaction; D, adding to the first reactant in the activator with optional water, second reaction, second reaction containing calcium silicate hydrates. The method has the advantages of low cost and little pollution, and realizes the organic combination of the sand industry and the green material. The synthetic calcium silicate has high added value and good market application prospect.

【技术实现步骤摘要】
合成水化硅酸钙的方法及由该方法合成的水化硅酸钙
本公开涉及新材料合成
，具体地，涉及一种合成水化硅酸钙的方法及由该方法合成的水化硅酸钙。
技术介绍
水化硅酸钙是以CaO-SiO2-H2O体系存在的三元化合物的统称，由于其成分与结构的复杂性和洁净度不同，水化硅酸钙的种类多种多样。一般来说，当温度高于100℃(压力高于1个标准大气压)时水热合成的水化硅酸钙结晶状态良好，主要包括硬硅钙石和托贝莫来石；当温度低于100℃时，通常所得到的硅酸钙结晶度较差。托贝莫来石(6CaO·5SiO2·6H2O)是一种结晶度较高的水化硅酸钙，具有较强的热稳定性，但托贝莫来石在300℃条件下会失去层间水，当温度达到750℃时，其晶体结构会遭到破坏，转为非晶态的无定型物质。硬硅钙石晶体属于单斜晶系，化学式为(6CaO·6SiO2·H2O)，结晶可形成纤维状或针状晶体。在所有的水化硅酸钙矿物中硬硅钙石是结晶水含量最低、耐温性最好的一种矿物，使用温度可达到1000℃，具有耐高温、低密度等优良特性，而且硬硅钙石纤维容易被体液吸收，具有生物可溶性，其对人体的毒性不仅远低于石棉矿物纤维，也明显低于一般的硅酸铝耐火纤维，使用安全，是一种绿色环保的新型节能材料。水化硅酸钙的合成方法主要包括沉淀法、溶胶凝胶法和水热合成法。沉淀法和溶胶凝胶法的原料一般为纯化合物，与实际中水泥、矿渣以及粉煤灰等复杂物质组成的原料差别较大。水热合成法的原料种类、水固比与实际相对一致，是实验室合成结晶较好的水化硅酸钙的较为理想的方法，但生成的水化硅酸钙在化学组成以及微观形貌方面根据反应条件的变化呈现较大的差异，在实际应用中受到一定的限制。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种合成水化硅酸钙的方法及由该方法合成的水化硅酸钙，该方法的开发低成本，污染小，实现了沙产业与绿色材料的有机结合，所合成的水化硅酸钙附加值高，市场应用前景好。为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种合成水化硅酸钙的方法，该方法包括以下步骤：a、对风积沙进行预处理，得到经过预处理的风积沙粉体，所述经过预处理的风积沙粉体的粒度为5-20μm，SiO2含量不低于90重量％；b、在还原剂的存在下对脱硫石膏进行热还原处理，并对所得的生石灰进行消解，得到石灰浆；c、将步骤a中得到的所述经过预处理的风积沙粉体、步骤b中得到的所述石灰浆与可选的水混合进行第一反应，得到第一反应物，以摩尔比计，所述第一反应物中CaO：SiO2：H2O＝(1-1.5)：1：(0.5-2.0)；d、向步骤c中得到的所述第一反应物内加入激活剂与可选的水，进行第二反应，得到含有水化硅酸钙的第二反应物，以摩尔比计，所述第二反应物中CaO：SiO2：H2O＝(0.95-1.1)：1：(0.1-1.5)，所述激活剂为选自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一种。可选地，步骤a中，所述预处理包括擦洗；所述擦洗包括将风积沙与水和擦洗助剂混合后进行搅拌然后漂洗，得到擦洗后的风积沙，以100重量份的所述风积沙为基准，所述擦洗助剂的用量为0.01-0.5重量份，所述水的用量为50-100重量份，所述擦洗助剂为选自硅酸钠、氯化钙、氯化钠和焦磷酸钠中的至少一种，所述擦洗的时间为10-20分钟。可选地，步骤a中，所述预处理还包括在进行所述擦洗后再进行湿磨的步骤，所述湿磨包括将所述擦洗后的风积沙与助磨剂混合后进行研磨，以100重量份的所述擦洗后的风积沙为基准，所述助磨剂的用量为0.2-3重量份，所述助磨剂为选自氯化钠、油酸钠和环烷酸钠中的至少一种，所述湿磨的时间为30-50分钟。可选地，步骤b中，所述还原剂为选自焦炭、煤和CO中的至少一种，所述脱硫石膏与还原剂的摩尔比为1：(0.1-5)，所述脱硫石膏以CaSO4计，所述还原剂以C计。可选地，所述热还原处理的条件为：温度为800-1200℃，时间为10-30分钟。可选地，步骤b中，所述消解包括：将所述生石灰与水混合，得到石灰浆，所述生石灰与水的重量比为1：(10-30)，所述消解使得所述石灰浆含有粒径不高于0.1μm，比表面积为10-30m2/g的Ca(OH)2粒子。可选地，所述消解的条件为：温度为50-100℃，时间为50-90分钟。可选地，该方法还包括：步骤c中，将所述经过预处理的风积沙粉体、石灰浆与外加剂混合进行第一反应，所述外加剂与经过预处理的风积沙粉体的摩尔比为(0.001-0.1)：1，所述经过预处理的风积沙粉体以SiO2计，所述外加剂为选自BaCl2、KCl和SrCl2中的至少一种。可选地，步骤c中的所述第一反应的条件为：反应温度为160-200℃，压力为1-2MPa，由室温升至所述反应温度的升温阶段的搅拌速率为200-400rpm，达到所述反应温度后的保温阶段的搅拌速率为50-100rpm，反应时间为3-4小时可选地，步骤d中，以100重量份的所述经过预处理的风积沙粉体为基准，所述激活剂的用量为1-30重量份。可选地，步骤d中，所述第二反应的条件为：反应温度为180-230℃，压力为2-3MPa，由室温升至所述反应温度的升温阶段的搅拌速率为200-400rpm，达到所述反应温度后的保温阶段的搅拌速率为50-100rpm，反应时间为6-12小时。可选地，步骤d中，所述第二反应的条件为：反应温度为200-220℃，压力2-3MPa，反应时间为8-10小时可选地，该方法还包括：将步骤d中得到的所述含有水化硅酸钙的第二反应物进行加压成型和蒸压养护的步骤，所述加压成型的条件为：温度为10-30℃，压力为15-25MPa，时间为1-5分钟，所述蒸压养护的条件为：温度为160-200℃，压力为1-2MPa，时间为6-10小时。本公开第二方面：提供一种由本公开第一方面所述的方法合成的水化硅酸钙。通过上述技术方案，本公开采用风积沙、脱硫石膏和粉煤灰等作为原料，开发了一套低成本、低污染处理技术的新型节能材料水化硅酸钙合成方法，实现了工业废料的再生利用以及沙产业与绿色材料的有机结合，所生产的水化硅酸钙附加值高，市场应用前景好。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开提供的合成水化硅酸钙的方法的一种具体实施方式的流程图；图2是实施例1中制备的硅酸钙板制品的电镜照片；图3是实施例1-5中制备的硅酸钙板制品的XRD图。具体实施方式以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面：提供一种合成水化硅酸钙的方法，图1是该方法的一种具体实施方式的流程图。该方法包括以下步骤：a、对风积沙进行预处理，得到经过预处理的风积沙粉体，所述经过预处理的风积沙粉体的粒度为5-20μm，SiO2含量不低于90重量％；b、在还原剂的存在下对脱硫石膏进行热还原处理，并对所得的生石灰进行消解，得到石灰浆；c、将步骤a中得到的所述经过预处理的风积沙粉体、步骤b中得到的所述石灰浆与可选的水混合进行第一反应，得到第一反应物，以摩尔比计，所述第一反应物中CaO：SiO2：H2O＝(1.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成水化硅酸钙的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、对风积沙进行预处理，得到经过预处理的风积沙粉体，所述经过预处理的风积沙粉体的粒度为5‑20μm，SiO2含量不低于90重量％；b、在还原剂的存在下对脱硫石膏进行热还原处理，并对所得的生石灰进行消解，得到石灰浆；c、将步骤a中得到的所述经过预处理的风积沙粉体、步骤b中得到的所述石灰浆与可选的水混合进行第一反应，得到第一反应物，以摩尔比计，所述第一反应物中CaO：SiO2：H2O＝(1‑1.5)：1：(0.5‑2.0)；d、向步骤c中得到的所述第一反应物内加入激活剂与可选的水，进行第二反应，得到含有水化硅酸钙的第二反应物，以摩尔比计，所述第二反应物中CaO：SiO2：H2O＝(0.95‑1.1)：1：(0.1‑1.5)，所述激活剂为选自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种合成水化硅酸钙的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、对风积沙进行预处理，得到经过预处理的风积沙粉体，所述经过预处理的风积沙粉体的粒度为5-20μm，SiO2含量不低于90重量％；b、在还原剂的存在下对脱硫石膏进行热还原处理，并对所得的生石灰进行消解，得到石灰浆；c、将步骤a中得到的所述经过预处理的风积沙粉体、步骤b中得到的所述石灰浆与可选的水混合进行第一反应，得到第一反应物，以摩尔比计，所述第一反应物中CaO：SiO2：H2O＝(1-1.5)：1：(0.5-2.0)；d、向步骤c中得到的所述第一反应物内加入激活剂与可选的水，进行第二反应，得到含有水化硅酸钙的第二反应物，以摩尔比计，所述第二反应物中CaO：SiO2：H2O＝(0.95-1.1)：1：(0.1-1.5)，所述激活剂为选自粉煤灰、硅微粉和漂珠中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中，所述预处理包括擦洗；所述擦洗包括将风积沙与水和擦洗助剂混合后进行搅拌然后漂洗，得到擦洗后的风积沙，以100重量份的所述风积沙为基准，所述擦洗助剂的用量为0.01-0.5重量份，所述水的用量为50-100重量份，所述擦洗助剂为选自硅酸钠、氯化钙、氯化钠和焦磷酸钠中的至少一种，所述擦洗的时间为10-20分钟。3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤a中，所述预处理还包括在进行所述擦洗后再进行湿磨的步骤，所述湿磨包括将所述擦洗后的风积沙与助磨剂混合后进行研磨，以100重量份的所述擦洗后的风积沙为基准，所述助磨剂的用量为0.2-3重量份，所述助磨剂为选自氯化钠、油酸钠和环烷酸钠中的至少一种，所述湿磨的时间为30-50分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b中，所述还原剂为选自焦炭、煤和CO中的至少一种，所述脱硫石膏与还原剂的摩尔比为1：(0.1-5)，所述脱硫石膏以CaSO4计，所述还原剂以C计。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述热还原处理的条件为：温度为800-1200℃，时间为10-30分钟。6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b中，所述消...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延大，
申请(专利权)人：内蒙古仁创沙漠资源利用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15