本发明专利技术公开了一种煤矸石制备泡花碱的方法，属于泡花碱工业化生产技术，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理、（2）煤矸石焙烧处理、（3）酸浸处理、（4）混料处理、（5）煅烧处理、（6）成品制备。本发明专利技术制备方法有效提升了对煤矸石的利用效果，将硅的回收利用率提升至90%左右，较现有方法提高了10%以上，进一步提升了煤矸石的使用价值，为现有泡花碱的制备提供了一种更为优质的工艺，经济效益较高。
A method for preparing sodium silicate gangue
The invention discloses a method for preparing coal gangue paohuajian, which belongs to the production technology of sodium silicate, which comprises the following steps: (1) crushing coal gangue, coal gangue calcination treatment (2), (3) acid treatment, (4) mixing treatment, calcination, (5) (6 Preparation of finished products). The preparation method of the invention can effectively enhance the utilization efficiency of coal gangue, the silicon recovery rate increased to about 90%, compared with the existing methods increased more than 10%, to further enhance the use value of coal gangue, the existing paohuajian preparation provides a more high-quality technology, higher economic benefits.
【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石制备泡花碱的方法
本专利技术属于泡花碱工业化生产技术，具体涉及一种煤矸石制备泡花碱的方法。
技术介绍
泡花碱用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门，在化工系统用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠硅溶胶，层硅及速溶粉状泡花碱，硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗剂中不可缺少的原料，也是水质轻化剂、助洗剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等。煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，其排放量占煤炭产量的20%左右，大量堆积的煤矸石不仅占用土地，污染环境，并且由于煤矸石的自燃，还会造成大气污染和水污染，影响了煤炭工业的可持续发展。因此，研究煤矸石的综合利用，不仅可以减少污染，退地还田，还可以变废为宝，节约煤炭资源，符合煤炭企业清洁生产和循环经济理念。煤矸石酸浸处理后的主要化学成分是SiO2及少量的CaSO4、TiO2等，其中的SiO2可用作提取制备泡花碱的原料，虽然现已有多种方法可用于其提取制备，但硅的回收率均不超过80%，制备效果仍需进一步改善。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种煤矸石制备泡花碱的方法。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种煤矸石制备泡花碱的方法，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理：将待加工的煤矸石置于粉碎机中，将其粉碎后控制颗粒大小为80~120目备用；（2）煤矸石焙烧处理：将步骤（1）处理后的煤矸石放入焙烧炉中，先以25~30℃/min的速度将焙烧炉升温至280~320℃，保温焙烧处理15~20min后，再以35~40℃/min的速度将焙烧炉升温至480~530℃，保温焙烧处理17~23min后取出备用；（3）酸浸处理：将步骤（2）处理后的煤矸石放入质量分数为14~18%的盐酸溶液中浸泡处理，加热保持盐酸溶液的温度为90~100℃，不断搅拌浸泡处理20~25min后滤出得煤矸石酸浸渣备用；（4）混料处理：将步骤（3）处理后的煤矸石酸浸渣和碳酸钠按照Si/Na比为1~1.5：1混合，混合均匀后得混合料备用；（5）煅烧处理：将步骤（4）所得的混合料放入马弗炉中进行煅烧处理，先以20~23℃/min的速度将马弗炉内温度升至340~350℃，保温处理5~7min后，再将升温速率降至15~18℃/min，将马弗炉内温度升至740~750℃，保温处理3~6min后，然后将升温速率升至40~43℃/min，将马弗炉内温度升至840~850℃，最后将升温速率降至19~22℃/min，将马弗炉内温度升至1000~1020℃，保温处理10~15min后过滤出熔融液体备用；在升温至340~350℃和740~750℃两个阶段间合理控制的升温速度有效促进和保证了Na2CO3、SiO2的反应和熔融，加快了初期产物的积聚速度，在升至840~850℃过程中，显著提高了升温的速率，可降低此阶段副反应Na2SiO3+CaSO4=CaSiO3+Na2SO4（2）的进程和速度，并减少了Na4CaSi2O9等低共熔物的生成，提升了硅、钠的利用率；（6）成品制备：对步骤（5）所得的熔融液体进行水淬冷却后得固体泡花碱，最后进行熔化处理得成品液体泡花碱。进一步的，步骤（3）中所述的盐酸溶液与煤矸石的质量比为3~4：1。进一步的，所述的盐酸溶液与煤矸石的质量比为3.5：1。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术以煤矸石为原料，先对其进行粉碎处理，合理的控制颗粒大小保证了后续反应进程的顺利进行，接着进行了不同温度阶段的焙烧处理，对不同杂质取到了有效的脱除预处理效果，最后进行的酸浸处理去除了大部分杂质成分，为后续制备过程奠定了基础；在后续的煅烧制备过程中，各阶段的升温速率和保温时长均会影响不同反应阶段的进程，其中Na4CaSi2O9等低共熔物是造成钠、硅损失的重要原因，其中Na4CaSi2O9是由Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2（1）、Na2SiO3+CaSO4=CaSiO3+Na2SO4（2），两个反应产物中的Na2SiO3、CaSiO3按物质的量2：1集合反应而成，具体反应式为：2Na2SiO3+CaSiO3=Na4CaSi2O9，其中反应（1）是制备硅酸钠的主进程，生成的偏硅酸钠和碳酸钠不断熔融形成液相加快反应速度，而反应（2）是不可避免的副反应，降低此反应的进行即有利于提升硅的利用率，本专利技术通过调节不同阶段的反应温度和加热条件，有效减弱了副反应的进行，减少了Na4CaSi2O9等低共熔物的生成，进而提高了硅的利用率和硅酸钠的得率。在各步骤的共同配合作用下，本专利技术制备方法有效提升了对煤矸石的利用效果，将硅的回收利用率提升至90%左右，较现有方法提高了10%以上，进一步提升了煤矸石的使用价值，为现有泡花碱的制备提供了一种更为优质的工艺，经济效益较高。具体实施方式实施例1一种煤矸石制备泡花碱的方法，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理：将待加工的煤矸石置于粉碎机中，将其粉碎后控制颗粒大小为80~100目备用；（2）煤矸石焙烧处理：将步骤（1）处理后的煤矸石放入焙烧炉中，先以25℃/min的速度将焙烧炉升温至280℃，保温焙烧处理15min后，再以35℃/min的速度将焙烧炉升温至480℃，保温焙烧处理17min后取出备用；（3）酸浸处理：将步骤（2）处理后的煤矸石放入质量分数为14%的盐酸溶液中浸泡处理，加热保持盐酸溶液的温度为90~95℃，不断搅拌浸泡处理20min后滤出得煤矸石酸浸渣备用；（4）混料处理：将步骤（3）处理后的煤矸石酸浸渣和碳酸钠按照Si/Na比为1：1混合，混合均匀后得混合料备用；（5）煅烧处理：将步骤（4）所得的混合料放入马弗炉中进行煅烧处理，先以20℃/min的速度将马弗炉内温度升至340℃，保温处理5min后，再将升温速率降至15℃/min，将马弗炉内温度升至740℃，保温处理3min后，然后将升温速率升至40℃/min，将马弗炉内温度升至840℃，最后将升温速率降至19℃/min，将马弗炉内温度升至1000℃，保温处理10min后过滤出熔融液体备用；（6）成品制备：对步骤（5）所得的熔融液体进行水淬冷却后得固体泡花碱，最后进行熔化处理得成品液体泡花碱。进一步的，步骤（3）中所述的盐酸溶液与煤矸石的质量比为3：1。实施例2一种煤矸石制备泡花碱的方法，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理：将待加工的煤矸石置于粉碎机中，将其粉碎后控制颗粒大小为100~120目备用；（2）煤矸石焙烧处理：将步骤（1）处理后的煤矸石放入焙烧炉中，先以30℃/min的速度将焙烧炉升温至320℃，保温焙烧处理20min后，再以40℃/min的速度将焙烧炉升温至530℃，保温焙烧处理23min后取出备用；（3）酸浸处理：将步骤（2）处理后的煤矸石放入质量分数为18%的盐酸溶液中浸泡处理，加热保持盐酸溶液的温度为95~100℃，不断搅拌浸泡处理25min后滤出得煤矸石酸浸渣备用；（4）混料处理：将步骤（3）处理后的煤矸石酸浸渣和碳酸钠按照Si/Na比为1.5：1混合，混合均匀后得混合料备用；（5）煅烧处理：将步骤（4）所得的混合料放入马弗炉中进行煅烧处理，先以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤矸石制备泡花碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理：将待加工的煤矸石置于粉碎机中，将其粉碎后控制颗粒大小为80~120目备用；（2）煤矸石焙烧处理：将步骤（1）处理后的煤矸石放入焙烧炉中，先以25~30℃/min的速度将焙烧炉升温至280~320℃，保温焙烧处理15~20min后，再以35~40℃/min的速度将焙烧炉升温至480~530℃，保温焙烧处理17~23min后取出备用；（3）酸浸处理：将步骤（2）处理后的煤矸石放入质量分数为14~18%的盐酸溶液中浸泡处理，加热保持盐酸溶液的温度为90~100℃，不断搅拌浸泡处理20~25min后滤出得煤矸石酸浸渣备用；（4）混料处理：将步骤（3）处理后的煤矸石酸浸渣和碳酸钠按照Si/Na比为1~1.5：1混合，混合均匀后得混合料备用；（5）煅烧处理：将步骤（4）所得的混合料放入马弗炉中进行煅烧处理，先以20~23℃/min的速度将马弗炉内温度升至340~350℃，保温处理5~7min后，再将升温速率降至15~ 18℃/min，将马弗炉内温度升至740~750℃，保温处理3~6min后，然后将升温速率升至40~43℃/min，将马弗炉内温度升至840~850℃，最后将升温速率降至19~22℃/min，将马弗炉内温度升至1000~1020℃，保温处理10~15min后过滤出熔融液体备用；（6）成品制备：对步骤（5）所得的熔融液体进行水淬冷却后得固体泡花碱，最后进行熔化处理得成品液体泡花碱。...
【技术特征摘要】
1.一种煤矸石制备泡花碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）煤矸石粉碎处理：将待加工的煤矸石置于粉碎机中，将其粉碎后控制颗粒大小为80~120目备用；（2）煤矸石焙烧处理：将步骤（1）处理后的煤矸石放入焙烧炉中，先以25~30℃/min的速度将焙烧炉升温至280~320℃，保温焙烧处理15~20min后，再以35~40℃/min的速度将焙烧炉升温至480~530℃，保温焙烧处理17~23min后取出备用；（3）酸浸处理：将步骤（2）处理后的煤矸石放入质量分数为14~18%的盐酸溶液中浸泡处理，加热保持盐酸溶液的温度为90~100℃，不断搅拌浸泡处理20~25min后滤出得煤矸石酸浸渣备用；（4）混料处理：将步骤（3）处理后的煤矸石酸浸渣和碳酸钠按照Si/Na比为1~1.5：1混合，混合均匀后得混合料备用；（5）煅烧处理：将步骤（4）所得的...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，
申请(专利权)人：肖飞，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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