一种脱硅粉煤灰的制备方法技术

本发明专利技术提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，所述制备方法将高铝粉煤灰与固体碱混合，将混合料细化，得到细化活化粉煤灰；使用碱溶液或水得到的细化活化粉煤灰进行脱硅处理，固液分离，得到脱硅粉煤灰。所述制备方法二氧化硅脱除效率高、副反应发生较少，并且过程简单、易操作，得到的脱硅粉煤灰具有铝硅比高、钠含量较低等特点，生产成本低，不产生二次固体和液体污染物，实现高铝粉煤灰减量化、资源化高效利用，经济与环境效益显著。

A preparation method of desilicon fly ash

The preparation method provides a preparation method of desilicon fly ash. The preparation method combines high aluminum fly ash with solid base, refines the mixture and refines activated fly ash, and refines activated fly ash from alkali solution or water to deactivate silica, separation of solid and liquid, and get desilicon fly ash. The preparation method has the advantages of high efficiency, less side reaction, simple process and easy operation. The desilicon fly ash has the characteristics of high aluminum silicon ratio and low sodium content, low production cost and no two solid and liquid pollutants. The economic and environmental benefits were remarkable.

【技术实现步骤摘要】
一种脱硅粉煤灰的制备方法
本专利技术属于无机化工领域，涉及一种脱硅粉煤灰的制备方法。
技术介绍
高铝粉煤灰是内蒙古中部、山西北部地区特色高铝煤炭燃烧发电后产生的固体废弃物。目前年产生量约3000万吨，但综合利用率不足20％，对大气、水资源、土壤资源等造成了严重的污染。另一方面，高铝粉煤灰潜在资源量大，其Al2O3含量>40％，铝硅比约为1.2左右，主要以莫来石相和非晶相铝硅酸盐形式存在，可用于铝硅系耐火材料制备及氧化铝提取行业，可缓解我国优质铝土矿枯竭。高铝粉煤灰制备铝硅复合材料和提取氧化铝技术的研究中提高粉煤灰铝硅比是其应用关键。目前提高原料铝硅比的方法主要集中于脱除非晶态二氧化硅，CN104043639A公开了一种脱硅粉煤灰的制备方法，以高铝粉煤灰为原料，经过高温活化、预脱硅、二次脱硅、洗涤干燥等过程制备得到铝硅比为2.3-2.5的脱硅粉体；本单位基于前期研究基础提出了预脱硅、稀酸活化、深度脱硅的技术思路，CN102583411A和CN102583409A公开了一种利用粉煤灰生产莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过预处理、预脱硅、酸活化、二次脱硅、烧结等过程得到高牌号莫来石；CN104671811A公开了一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，以高铝粉煤灰未原料，经过预脱硅、一次酸处理、两次酸处理、水洗、焙烧等过程得到高牌号莫来石；CN106220190A公开了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石的方法，通过机械-化学活化、脱硅制备莫来石的方法，能够得到铝硅比大于2.55的产品。上述研究单位提出的思路实现了非晶相二氧化硅的高效脱除，固相铝硅比可有1左右提高至2.2以上，氧化铝含量可以达到60％以上，为高铝粉煤灰制备铝硅复合材料和提取氧化铝提供关键技术。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，所述制备方法可以大幅提高粉煤灰中的硅铝比，实现二氧化硅的深度脱除，为高牌号铝硅材料制备和氧化铝提取过程提供新技术。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与固体碱混合，将混合料细化，得到细化活化粉煤灰；(2)使用碱溶液或水对步骤(1)得到的细化活化粉煤灰进行脱硅处理，固液分离，得到脱硅粉煤灰。将高铝粉煤灰与固碱混合球磨，利用球磨过程产生的热量促进固碱介质进入铝硅酸盐矿相中，破坏稳定的玻璃体结构，产生晶格缺陷，降低其反应的活化能，从而达到活化的目的。进一步通过稀碱或水溶液处理，可激发碱介质分解二氧化硅的作用，从而实现二氧化硅的高效脱除。其中，本专利技术使用的高铝粉煤灰为氧化铝含量不低于43％的粉煤灰。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述高铝粉煤灰与固体碱的质量比为(0.5～2.0):1，如0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述固体碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述细化的方法为粉碎、研磨或球磨中的任意一种或至少两种的组合，优选为球磨。作为本专利技术优选的技术方案，所述球磨中混合料与磨球的质量比为(1.0～2.5):1，如1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2.0:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1或2.5:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述球磨的转速为150～350r/min，如150r/min、200r/min、250r/min、300r/min或350r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述球磨的时间为60～180min，如60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min或180min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液；优选地，步骤(2)所述碱溶液的浓度为0～6.5mol/L，不包括0，如0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L、3.5mol/L、4.0mol/L、4.5mol/L、5.0mol/L、5.5mol/L、6.0mol/L或6.5mol/L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述碱溶液或水与细化活化粉煤灰的液固比为(5～10):1，如5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述脱硅处理的温度为85～95℃，如85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃或95℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述脱硅处理的时间为50～120min，如50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，对步骤(2)得到的脱硅粉煤灰进行洗涤、固液分离和干燥。优选地，所述洗涤用水的温度为60～90℃，如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述洗涤的液固比为(1～3):1，如1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.5:1、2.8:1或3:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值方位内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与固体碱按照质量比(0.5～2):1混合，将混合料球磨细化，混合料与磨球的质量比为(1.0～2.5):1，球磨的转速为150～350r/min，球磨的时间为50～120min，得到细化活化粉煤灰；(2)使用0～6.5mol/L(不包括0)的碱溶液或水按照液固比(5～10):1对步骤(1)得到的细化活化粉煤灰在85～95℃下进行脱硅处理50～120min，固液分离，得到脱硅粉煤灰，并对所述脱硅粉煤灰进行洗涤、固液分离和干燥。与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下有益效果：(1)本专利技术提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，所述制备方法实现二氧化硅的深度脱除，能够得到铝硅比大于2.55的产品，同时氧化铝含量达61％以上，为高牌号铝硅材料制备和氧化铝提取行业提供技术支撑，缓解了我国优质铝土矿资源枯竭；(2)本专利技术提供一种脱硅粉煤灰的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱硅粉煤灰的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与固体碱混合，将混合料细化，得到细化活化粉煤灰；(2)使用碱溶液或水对步骤(1)得到的细化活化粉煤灰进行脱硅处理，固液分离，得到脱硅粉煤灰。

【技术特征摘要】
1.一种脱硅粉煤灰的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将高铝粉煤灰与固体碱混合，将混合料细化，得到细化活化粉煤灰；(2)使用碱溶液或水对步骤(1)得到的细化活化粉煤灰进行脱硅处理，固液分离，得到脱硅粉煤灰。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述高铝粉煤灰与固体碱的质量比为(0.5～2):1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固体碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述细化的方法为粉碎、研磨或球磨中的任意一种或至少两种的组合，优选为球磨。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述球磨中混合料与磨球的质量比为(1.0～2.5):1；优选地，所述球磨的转速为150～350r/min；优选地，所述球磨的时间为60～180min。6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碱溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液；优选地，步骤(2)所述碱溶液的浓度为0～6.5mol/L，不包括0。7.根据权利要求1-6任...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建波，杨晨年，李少鹏，李会泉，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11