一种酸浸渣制取水玻璃的方法技术

本发明专利技术属于粉煤灰资源化利用的技术领域，尤其涉及一种酸浸渣制取水玻璃的方法，包括如下步骤：以酸性湿法冶金工艺中产生的酸浸渣为原料，采用湿法工艺制备水玻璃；所述湿法工艺为：将所述白泥与烧碱溶液接触进行水热反应，过滤后即可得到所述水玻璃。本发明专利技术采用湿法工艺不仅能实现酸浸渣废物利用，还可生产出各种模数的水玻璃，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种酸浸渣制取水玻璃的方法
本专利技术属于粉煤灰资源化利用的
，尤其涉及一种酸浸渣制取水玻璃的方法。
技术介绍
水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅组合而成的能溶于水的一种金属硅酸盐物质，分子式可表示为Na2O·mSiO2(m称为模数，是水玻璃重要参数之一)，用途非常广泛。在化工领域用来制造硅胶、白炭黑、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，它是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂。在纺织工业中它可用于助染、漂白和浆纱。在机械行业其广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等。在建筑行业其用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等。在农业方面其可制造硅素肥料。另外，水玻璃还可用作有催化裂化的硅铝催化剂、瓦楞纸的粘结剂以及矿山选矿、防水、堵漏、地铁注浆、木材防火、食品防腐等方面。水玻璃的生产工艺分干法和湿法两种。干法以石英砂和纯碱为原料，在高温下(1400～1600℃)熔融反应(4～6h)，可生产高模数(m≥2.6，最高可达3.7)水玻璃；此法使用广泛，市场占有量达90％以上；但该方法的能耗较高，产品质量较差。湿法以石英砂和烧碱(～30％)为原料，在加温(150～170℃)加压(0.5～0.8MPa)下反应(4～6h)，生产低模数(m<2.6)的水玻璃；此法较易控制产品质量，生产成本较低；但该方法效率低。因粉煤灰或煤矸石及其酸浸渣等硅资源中杂质含量较多，通常采用湿法工艺制取水玻璃。例如，公开号为CN101259965A的专利文件公开了一种煤矸石制取水玻璃的方法，公开了煤矸石粒度为60-80目，焙烧后对其进行酸浸，焙烧温度为750±50℃，盐酸浓度为25～36％，液固比为(200～300)/(70～130)；酸浸渣与5～6％烧碱在液固比(80～120)/100，80～105℃下反应0.5～1h，得水玻璃。公开号为CN102583417A的专利文件公开了一种煤矸石制取水玻璃的方法，将煤矸石焙烧后进行酸浸，盐酸浓度为20％，液固比(ml/g)为6/1；烧碱浓度为1.8mol/L(～6.5％)，与酸浸渣的液固比(ml/g)为10/1，70℃反应2h，得模数m＝2.32的水玻璃，满足国标要求。公开号为CN102344148A的专利文件公开了一种煤矸石酸浸渣制取高模数水玻璃的方法，取Al2O3≤8％、SiO2≥75％的酸浸渣为原料，先制取低模数(m＝2)水玻璃，再在低模数水玻璃中加入煤矸石酸浸渣进行提膜反应，最终制得高模数(m可达4.6)水玻璃。公开号为CN105540602A的专利文件公开了一种粉煤灰制取水玻璃的方法，粉煤灰经低温焙烧后与90～98％浓硫酸在260～320℃下反应4～8h，得酸浸渣；18～20％烧碱与酸浸渣接触，液固比2:1～1:1，160～180℃下反应4～6h，得m＝2.2的液-5型水玻璃。公开号为CN101993087A的专利文件公开了一种粉煤灰制取水玻璃的方法，粉煤灰粒度≤100目，盐酸浓度20～38％，液固比(150～200)/100，70～95℃下反应2～6h；烧碱浓度8～20％，液固比(100～120)/100，130～200℃、0.25～1.6MPa下反应0.4～4h，稀释过滤后得水玻璃。上述研究以煤矸石或煤粉炉粉煤灰为原料，需要先经活化、酸浸的处理步骤得到酸浸渣，然后再以酸浸渣为原料制取低模数水玻璃。目前以石英砂为原料，采用湿法工艺生产水玻璃，制得的水玻璃模数不高；若要采用湿法工艺提高模数，则需要增加对石英砂的活化工序，会大大增加生产成本以及产生较多废渣。那么，如何在降低成本的同时可以提高水玻璃的模数，是现阶段急需解决的一大问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有制备水玻璃的问题，本着对粉煤灰“吃干榨尽”的原则，提供一种酸浸渣制取各种模数水玻璃的方法，采用湿法工艺不仅能实现对粉煤灰酸浸后所得酸浸渣的废物利用，还可生产出各种模数的水玻璃，降低生产成本。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种酸浸渣制取水玻璃的方法，包括如下步骤：以酸性湿法冶金工艺中产生的酸浸渣为原料，采用湿法工艺制备水玻璃；所述湿法工艺为：将所述酸浸渣与烧碱溶液接触进行水热反应，过滤后即可得到所述水玻璃。根据本专利技术提供的方法，所述酸浸渣可以是粉煤灰酸浸后所得酸浸渣。优选地，所述酸浸渣为粉煤灰酸法氧化铝工艺系统中产生的白泥。例如，在一些示例中，粉煤灰酸法氧化铝的酸浸工艺条件为：酸浸剂为25wt％～27wt％的盐酸溶液，盐酸溶液实际用量/理论用量摩尔比为0.85～0.90，浸出温度为120～160℃，浸出压力为450～500kPa，浸出时间为2～3h。铝的浸出率在85％以上，酸浸后产生溶出料浆。更优选地，将粉煤灰酸法氧化铝工艺系统中产生的溶出料浆进行固液分离和洗涤，优选采用沉降或板框过滤分离和洗涤后，得到所述白泥。例如，神华集团的粉煤灰酸法氧化铝工艺系统中(例如，公开号为CN102145905A的专利文件公开了一种利用流化床粉煤灰为原料制备冶金级氧化铝的方法；公开号为CN103755060A的专利文件公开了一种粉煤灰酸法生产氧化铝过程中溶出矿浆分离洗涤的方法；公开号为CN105016368A的专利文件公开了一种含铁氯化铝溶液除铁的方法)产生的白泥。该白泥是循环流化床粉煤灰经盐酸腐蚀后的产物，其中的SiO2含量高且活性好，可以作为优良的水玻璃生产原料，将其加以重新利用，不仅可以“变废为宝”，实现粉煤灰“吃干榨尽”的原则，还有望采用湿法工艺生产出高模数水玻璃。在一些示例中，所述固液分离和洗涤的工序采用沉降分离或板框过滤分离工艺，及多级逆流浆化洗涤工艺，得到所述白泥理化性质如下：所述白泥的真密度平均值约1.64g/cm3，堆积密度约0.61g/cm3；所述白泥的平均粒径为5～6μm，5μm以下的颗粒约占60％；所述白泥的比表面积≥90m2/g，为粉煤灰比表面积的5～6倍；所述白泥具有多孔结构，其孔径为2～50nm；90wt％以上所述白泥为非晶态结构。根据本专利技术提供的方法，优选地，所述白泥中SiO2的含量大于等于68wt％，Fe2O3的含量小于等于0.28wt％。将溶出料浆进行固液分离和洗涤处理后，所得白泥的附损氯离子含量≤9kg/t，附损铝离子含量≤2.1kg/t，pH＝6～9。本申请专利技术人发现，在白泥中SiO2的含量很高且Fe2O3含量很低的条件下，制备水玻璃过程中就能避免产生过多的废渣。优选地，所述白泥具有多孔结构，其孔径为2～50nm；且90wt％以上所述白泥为非晶态结构；所述白泥的平均粒径≤6μm，更优选为5-6μm，其中5μm以下的颗粒占白泥总量的60wt％；所述白泥的比表面积≥90m2/g，为粉煤灰的5倍以上。本申请专利技术人发现，采用优选的白泥，白泥颗粒具有的孔结构和非晶态结构、较小的粒径而具有的高比表面积，其活性比石英砂高，是优良的水玻璃湿法生产原料，利于制得高模数(m小于等于2.6)的水玻璃。那么，将白泥作为反应原料，不仅可以实现采用湿法工艺生产出各种模数水玻璃，而且能制得有高模数的水玻璃。本专利技术所述的“高模数水玻璃”是指以湿法工艺为制备手段生产出来的水玻璃，其模数m大于等于2.6就可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸浸渣制取水玻璃的方法，其特征在于，包括如下步骤：以酸性湿法冶金工艺中产生的酸浸渣为原料，采用湿法工艺制备水玻璃；所述湿法工艺为：将所述酸浸渣与烧碱溶液接触进行水热反应，过滤后即可得到所述水玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种酸浸渣制取水玻璃的方法，其特征在于，包括如下步骤：以酸性湿法冶金工艺中产生的酸浸渣为原料，采用湿法工艺制备水玻璃；所述湿法工艺为：将所述酸浸渣与烧碱溶液接触进行水热反应，过滤后即可得到所述水玻璃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸浸渣为粉煤灰酸法氧化铝工艺系统中产生的白泥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将粉煤灰酸法氧化铝工艺系统中产生的溶出料浆进行固液分离和洗涤，优选采用沉降或板框过滤分离和洗涤后，得到所述白泥。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述白泥中SiO2的含量大于等于68wt％，Fe2O3的含量小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永旺，刘延红，张云峰，郭昭华，陈东，赵宇航，李超，郭志峰，赵飞燕，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准能资源综合开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11