一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法技术

本发明专利技术提供一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法，包括如下步骤：1)将粉煤灰与氢氧化钠溶液进行预脱硅反应，得到脱硅粉煤灰和粉煤灰脱硅液；2)将粉煤灰脱硅液与石灰乳混合，随后使得到的浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；3)对硬硅钙石浆料进行洗涤，在与增强纤维混合后，经压制成型和干燥处理，得到硅酸钙绝热材料。本发明专利技术提供的方法，采用粉煤灰脱硅液作为硅质原料制备硬硅钙石型硅酸钙绝热保温材料，具有反应时间短、能耗低、产品性能好的优势，也为粉煤灰提供了一种新的高质化利用途径。

Method for preparing calcium silicate insulation material by using fly ash desilication liquid

The invention provides a method for preparing calcium silicate insulation material by using fly ash desilication liquid, which comprises the following steps: 1) desilication reaction of fly ash with sodium hydroxide solution is carried out to obtain desilicated fly ash and fly ash desilicated liquid; 2) mixing fly ash desilicated liquid with lime emulsion, and then making the slurry to be hydrothermal synthesized inversely. Calcium silicate slurry should be obtained; 3) Calcium silicate insulation material can be obtained by washing and mixing with reinforcing fiber, pressing and drying. The method provided by the invention uses the fly ash desilication liquid as the siliceous material to prepare the xonotlite type calcium silicate insulation material, which has the advantages of short reaction time, low energy consumption and good product performance, and provides a new high quality utilization way for fly ash.

【技术实现步骤摘要】
一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法
本专利技术涉及绝热保温材料
，尤其涉及一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法。
技术介绍
硅酸钙绝热材料是一种以硬硅钙石为主晶相(6CaO·6SiO2·H2O)的绝热保温材料，其结构属于单斜晶系，微观结构为棱镜状晶体或纤维状聚集体。具有质量轻、防火、耐高温、隔音隔热性能好、强度高、尺寸稳定、装饰性好、加工设备简单、能量消耗低等优点，因此可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材等领域。传统的硅酸钙绝热材料是以硅质原料、钙质原料和增强纤维为主要原料，按Ca/Si(摩尔比)为0.9～1.1配制，经搅拌制成液固质量比为30～50左右的浆体，在高温高压反应釜中进行水热合成反应，反应时间大约6～12h，得到硬硅钙石，最后经过压制成型、干燥等工序等制成硅酸钙绝热材料。上述硅质原料的主要成分是SiO2，比如石英砂粉、硅藻土等天然硅质原料；钙质原料的主要成分是CaO，比如石灰、电石泥、水泥等；增强纤维比如纸质纤维、石棉、玻璃纤维等。由于原料来源广泛，因此硅酸钙绝热材料的加工具有原料取材方便、成本低的优点。但是，采用上述传统工艺，合成硬硅钙石过程中所需原料的液固比较高，反应时间较长，导致物耗和能耗都较高，同时还容易发生原料反应不完全的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法，采用粉煤灰脱硅液作为硅质原料，能够降低硅酸钙绝热材料制备过程中的物耗和能耗，并利于使反应更充分和彻底。为实现上述目的，本专利技术提供一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法，包括如下步骤：1)将粉煤灰与氢氧化钠溶液进行预脱硅反应，得到脱硅粉煤灰和粉煤灰脱硅液；2)将粉煤灰脱硅液与石灰乳混合，随后使得到的浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；3)对硬硅钙石浆料进行洗涤，随后与增强纤维混合，最后经压制成型和干燥处理，得到硅酸钙绝热材料。根据本专利技术所提供的方法，采用粉煤灰脱硅液为硅质原料，其中的SiO2以游离[H2SiO]4-阴离子基团的形式溶解于氢氧化钠溶液中；采用石灰乳作为钙质原料，其中的微细Ca(OH)2颗粒以Ca(H2O)5(OH)+的形式微溶于水中形成悬浊液，有类似于胶体的特性，因此上述硅质原料与钙质原料之间所发生的水热合成反应近似于液-液反应。由于上述两种原料都具备较高的活性和溶解性，因此相较于传统的硅酸钙绝热材料生产工艺，该水热合成反应能够在较低的温度下完成，并且反应时间也有所缩短，同时，与传统的固-液反应相比，该方法还能够使硬硅钙石的合成反应进行的更加充分与彻底，也有利于使硬硅钙石的晶体发育良好，从而增加了单位时间的产能。同时，水热合成反应所需浆料的液固比也有所减少，进一步降低了生产能耗。并且，相较于采用传统的石英砂粉、硅藻土等天然硅质原料，采用本专利技术中的方法，还减少了石英砂粉等硅质原料进行粉磨所需的设备投资和球磨能耗。此外，由于上述工艺使用粉煤灰这一固体废弃物作为原料，因此还降低了硅酸钙绝热保温材料的成本，同时能够大规模消纳粉煤灰，从而为粉煤灰提供了一种新的高质化利用途径。本专利技术对所用的石灰乳的制备工艺不做特别限定，可采用本领域常规工艺制得，一般是由生石灰加水消化1～5h得到。可以理解，合理调整粉煤灰脱硅液的浓度，有利于进一步降低水热合成反应的物耗和能耗。在本专利技术具体实施过程中，一般控制粉煤灰脱硅液中，Na2O的浓度为20～70g/L，SiO2的浓度为25～80g/L。具体可对预脱硅反应得到的液相产物进行适当调整，使其达到上述浓度要求。具体的，本专利技术对于上述步骤1)中粉煤灰与氢氧化钠之间所发生的预脱硅反应的条件不做特别限定，可采用本领域制备粉煤灰脱硅液的常规工艺。在本专利技术具体实施过程中，是将粉煤灰加入到浓度为10～20wt％的氢氧化钠溶液中形成浆液，并控制氢氧化钠与粉煤灰干基的质量比为(0.2～0.5)：1，然后在温度为60～100℃下进行预脱硅反应0.5～3h。该阶段主要反应为粉煤灰中的非晶态SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，反应如下式所示：SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O反应产物经固液分离，比如过滤分离，并对得到的滤饼进行洗涤，得到的固相即为脱硅粉煤灰，得到的液相即为粉煤灰脱硅液，其主要成分为Na2SiO3，并含有少量未完全反应的NaOH。进一步的，还可以通过对该粉煤灰脱硅液的浓度进行适当调整，使其中Na2O的浓度为20～70g/L，SiO2的浓度为25～80g/L。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。本专利技术对于上述粉煤灰的来源不做特别限定，比如可以是高铝粉煤灰，其是氧化铝含量大于37％的粉煤灰，其中还含有大量非晶态二氧化硅。上述脱硅粉煤灰可作为生产氧化铝或耐火材料的原料，比如可参考专利申请CN201610773228.3中记载的做法，进一步生产氧化铝产品，本专利技术在此不做特别限定。如上所述，本专利技术采用粉煤灰脱硅液作为钙质原料，并配以石灰乳作为钙质原料，可以理解，控制Ca/Si比基本相当，能够有利于水热合成反应进行的更加充分和彻底。一般是将粉煤灰脱硅液与石灰乳按照钙硅摩尔比为(0.90～1.15)：1的比例混合，得到浆料。并且，由于本专利技术中的水热合成反应近似于液-液反应，因此无需较大的液固比，一般控制浆料的液固质量比为(10～40)：1，即可使水热合成反应顺利进行。在本专利技术具体实施过程中，是向粉煤灰脱硅液中加入石灰乳，使其Ca/Si(摩尔比)为(0.90～1.15)：1；然后通过加水调整，使所得浆料的液固质量比达到(10～40)：1。当然，也可以事先在粉煤灰脱硅液和/或石灰乳中加水调整浓度，然后按照上述钙硅摩尔比进行混合。上述浆料中的硅质原料和钙质原料通过水热合成反应得到硬硅钙石，主要包括如下的苛化反应和晶化反应两个过程：Ca(OH)2+Na2SiO3→CaSiO3+2NaOH(苛化反应)6CaSiO3+H2O→6CaO·6SiO2·H2O(晶化反应)上述水热合成反应可以参照目前生产硅酸钙绝热材料的工艺条件，在本专利技术具体实施过程中，可以适当降低反应温度并缩短反应时间，同样能够得到性能良好的硅酸钙绝热材料的。比如将浆料加入到高压反应釜中，使其首先以3～15℃/min的速率升温至200～280℃，保温2～8h，并维持搅拌速率为100～400rpm；随后在180～240℃下继续保温1～5h，并维持搅拌速率为60～260rpm，得到硬硅钙石浆料。并且，在上述搅拌速率下进行水热合成反应，既避免了将生成的硬硅钙石制品机械粉碎，也能够保证硅质原料和钙质原料的充分接触和有效反应。如前述，本专利技术中硅质原料与钙质原料之间所发生的水热合成反应近似于液-液反应，且上述两种原料都具备较高的活性，因此上述反应实际上可在相对较低的温度和相对较短的时间下完成，比如可使高压反应釜中的浆料首先以3～15℃/min的速率升温至200～250℃，保温2～3h，并维持搅拌速率为250～400rpm；随后在180～220℃下继续保温1～2h，并维持搅拌速率为60～150rpm，得到硬硅钙石浆料。水热合成反应完成后，待高压反应釜内的硬硅钙石浆料冷却至80℃以下，将其从釜内排出，然后可对其进行洗涤，以充分去除其中残余的氢氧化钠，使氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将粉煤灰与氢氧化钠溶液进行预脱硅反应，得到脱硅粉煤灰和粉煤灰脱硅液；2)将所述粉煤灰脱硅液与石灰乳混合，随后使得到的浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；3)对所述硬硅钙石浆料进行洗涤，随后与增强纤维混合，最后经压制成型和干燥处理，得到硅酸钙绝热材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用粉煤灰脱硅液制备硅酸钙绝热材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将粉煤灰与氢氧化钠溶液进行预脱硅反应，得到脱硅粉煤灰和粉煤灰脱硅液；2)将所述粉煤灰脱硅液与石灰乳混合，随后使得到的浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；3)对所述硬硅钙石浆料进行洗涤，随后与增强纤维混合，最后经压制成型和干燥处理，得到硅酸钙绝热材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰脱硅液中，Na2O的浓度为20～70g/L，SiO2的浓度为25～80g/L。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，将粉煤灰加入到浓度为10～20wt％的氢氧化钠溶液中形成浆液，并控制氢氧化钠与粉煤灰干基的质量比为(0.2～0.5)：1，然后在温度为60～100℃下进行预脱硅反应0.5～3h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，将粉煤灰脱硅液与石灰乳按照钙硅摩尔比为(0.90～1.15)：1的比例混合，并控制所得浆料的液固质量比为(10～40)：1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，将所述浆料加入到高压反应釜中，使其首先以3～15℃/min的速率升温至200～280...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志杰，孙俊民，魏晓芬，闫禄军，张西民，陈杨，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15