一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法，包括以下步骤：1)将河道底泥稀释搅拌，去除有机质，获得粗砂；2)对粗砂进行0.1mm分级，将大于0.1mm的岩粒球磨粉碎；3)将粉碎后的岩粒和小于0.1mm的分级粗砂混合，用盐酸浸泡；4)将盐酸浸泡后的颗粒进行低温焙烧，焙烧温度为250℃～350℃，时间为2～4h；5)将低温焙烧的粉末冷却，加入过量热盐酸的进行搅拌浸泡；6)水洗至pH大于5后干燥，即得。本发明专利技术使用的原材料是河道底泥，属于大宗固废，利用河道底泥进行提纯制备高纯度SiO2是一条底泥利用的新途径，提纯出来的高纯度SiO2是工业上常用的原材料，能够变废为宝，缓解石英砂的短缺，减少资源消耗，降低温室其他排放。降低温室其他排放。

【技术实现步骤摘要】
一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法


[0001]本专利技术涉及固废的分离和提纯，尤其涉及一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法。

技术介绍

[0002]随着城市工业化水平的提高，大量生活污水、工业废水、建筑垃圾和其它固体废弃物被排入河道，造成河道水质恶化和底泥堆积，影响河道发挥正常的社会和生态功能。河道底泥是土壤、岩石的自然侵蚀产物，含有砂、粘土、有机质和其他物质的松散颗粒集合体，沉积于河道、湖泊及水利工程的底部。河道底泥主要源于土壤岩石的侵蚀作用、动植物机体的分解、人类生产过程的排放，因此河道底泥中含有多种无机矿物、有机物，并且常含有重金属元素和营养元素。
[0003]自2015年2月国家发表发布《关于印发水污染防治行动计划》(简称水十条)，全国掀起河道生态治理的高潮，各地政府投入巨额资金进行环境治理，目前最常见的河道治理的方法就是底泥疏浚。底泥疏浚是采用人工或者机械的方法，把富含有机物、无机盐和重金属的河道沉积物清除，达到改善河道生态环境的目的。但是在疏浚过程中，会产生大量清淤出来的河道底泥，河道底泥数量常常达到数千万方，甚至上亿方。河道底泥的处理，传统方法是进行脱水、干燥，之后用于进行堆放、吹填、海洋抛泥和焚烧。但是这些传统处理方法不仅会占用大量土地，而且可能产生二次污染。
[0004]为了实现河道底泥的的资源化利用，不少学者对于河道底泥进行研究，充分利用其价值。总体分为土地利用、建材利用、填方利用、能源化利用。河道底泥中富含氮磷钾等营养元素，改善土壤结构和成分，作为辅助材料能够促进植物生长。因此河道底泥的土地利用，不仅能起到缓解土壤资源紧张的情况，还可以充分利用河道底泥。河道底泥中含有较多的SiO2、Al2O3和Fe2O3，以硅酸盐为主，可以通过调整配比、生产工艺等，替代粘土制备水泥、砖、陶瓷等建筑材料。将河道底泥经脱水固化处理后，用于筑路、矿区回填、修坝等工程也是常用的底泥处理方法。河道底泥中可能会含有一定的有机质，将河道底泥在隔绝空气的条件下进行热处理，有机质开始热裂解，生成热解油、热解气等材料。市政污泥采用能源化利用技术的较多，对于河道底泥，由于其有机质含量少，进行能源化处理的较少。
[0005]底泥含有大量无机质如SiO2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，其中SiO2的含量最大，约为60
‑
80％。SiO2是自然界最常见和研究最最多的非金属矿物，用途广泛。自然界中含有SiO2常见的矿物是石英砂，由于形成温度不同，分为6种晶型，α、β石英，α、β白硅石，α、β磷石英，最常见的为α石英。工业上将石英砂常分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂及微硅粉。石英砂作为一种大宗非金属矿物，用途非常广泛，是近百种工业产品的原料，主要用于玻璃工业、填料领域、铸造业、有机硅化合物以及生产电子元器件的金属硅。随着现代工业的发展，各类大宗工业原材料陷入短缺，包括石英砂，尽管硅元素丰富到足以占到地壳组成的28％，但该材料的供应正变得极为紧张，因此对河道底泥提纯制备高纯度SiO2成为一种可能。常见的石英砂提纯一般以除铁为主要目的，常用的方法有物理
‑
机械方
法、化学方法和微生物法。

技术实现思路

[0006]针对现有SiO2需求紧张的问题，本专利技术提供一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法，以提供一种高纯SiO2的新来源。本专利技术方法包括以下步骤：
[0007]1)将河道底泥稀释搅拌，去除有机质，获得粗砂；
[0008]2)对粗砂进行0.1mm分级，将大于0.1mm的岩粒球磨粉碎；
[0009]3)将粉碎后的岩粒和小于0.1mm的分级粗砂混合，用盐酸浸泡；
[0010]4)将盐酸浸泡后的颗粒进行低温焙烧，焙烧温度为250℃～350℃，时间为2～4h；
[0011]5)将低温焙烧的粉末冷却，加入过量热盐酸的进行搅拌浸泡；
[0012]6)水洗至pH大于5后干燥，即得。
[0013]具体地，步骤1)中，稀释比例为水:底泥＝(1～5):1；步骤3)中，盐酸浓度为0.5～1mol/L，浸泡时间为2～5h；步骤5)中，热盐酸浓度为1～3mol/L，温度为55～75℃。
[0014]本专利技术使用的原材料是河道底泥，属于大宗固废，随着社会的发展，河道清淤出来的底泥越来越多，如何避免传统堆放带来的污染是需要解决的问题，利用河道底泥进行提纯制备高纯度SiO2是一条底泥利用的新途径。提纯出来的高纯度SiO2是工业上常用的原材料，能够变废为宝，缓解石英砂的短缺，减少资源消耗，降低温室其他排放。
具体实施方式
[0015]以下结合实例对本专利技术进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0016]实施例1
[0017]一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一、选取济南市小清河河道底泥，位于11#弃土场，取土点位于东经117.183965
°
，北纬36.803841
°
；
[0019]步骤二、对所取河道底泥进行清洗，加入可饮用的淡水，选取的河道底泥和水的质量比为1：3，进行搅拌，采用离心机使悬浊液沉淀，去除上层漂浮物和水，留取下层河道底泥沉淀物；重复河道底泥清洗步骤4次，去除可溶性的盐和漂浮物；
[0020]步骤三、对清洗后的河道底泥进行分级，分选出颗粒粒径大于0.1mm的岩粒和粒径小于0.1mm的岩粒和粘土矿物；
[0021]步骤四、对分离出的粒径大于0.1mm的岩粒进行球磨，使其颗粒直径小于0.1mm，并能通过200目筛子；粒径分布如表1所示，可以看出小清河河道底泥中大于0.1mm的岩粒很少，需要球磨处理的工作量小，表1是小清河清淤出来的河道底泥的粒度分布；
[0022]表1.小清河河道底泥的粒度分布(东经117.183965
°
，北纬36.803841
°
)
[0023][0024]步骤五、将步骤三选出的粒径小于0.1mm的岩粒和粘土矿物和步骤四球磨出的能通过200目筛的物料混合并在100℃温度下干燥，直至重量不再变化，用1mol/L的盐酸浸泡，盐酸和河道底泥的质量比为10：1，用搅拌机进行搅拌河道底泥和盐酸的混合物2小时，搅拌过程是加速去除河道底泥中可以被酸溶解的CaCO3，以及各种氧化物，包括Al2O3、TiO2、MnO、Fe2O3等；
[0025]步骤六、将步骤五酸洗过的河道底泥进行低温焙烧，温度为330℃，焙烧时间为2小时，然后在空气中冷却至室温；
[0026]步骤七、将步骤六低温焙烧过的河道底泥用1mol/L的热盐酸进行浸泡，盐酸的温度为60℃，1mol盐酸和底泥的质量比为10：1，溶解低温焙烧时底泥分解出的Al2O3、Mg(OH)2、K2O、Na2O、CaO、Fe2O3等可被酸溶解的物质；在热酸浸的过程中，采用搅拌机进行搅拌，加速物质的溶解；
[0027]步骤八、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用河道底泥制备高纯度SiO2的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将河道底泥稀释搅拌，去除有机质，获得粗砂；2)对粗砂进行0.1mm分级，将大于0.1mm的岩粒球磨粉碎；3)将粉碎后的岩粒和小于0.1mm的分级粗砂混合，用盐酸浸泡；4)将盐酸浸泡后的颗粒进行低温焙烧，焙烧温度为250℃～350℃，时间为2～4h；5)将低温焙烧的粉末冷却，加入过量热盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳雪涛，唐宇晗，张志斌，赵友帅，王国栋，丁彦霞，李帅，刘欣，栾艺娜，王梦鑫，赵海洋，朱建平，辛自洁，张海霞，
申请(专利权)人：中材江西电瓷电气有限公司山东分公司，
类型：发明
国别省市：