一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法以及其方法得到的雪硅鈣石和氧化硅的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法以及其方法得到的雪硅鈣石和氧化 硅。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉煤灰作為火電廠燃煤的必然產(chǎn)物，是中國(guó)最大的單一工業(yè)固體廢棄物。粉煤灰 提鋁的資源化利用不但對(duì)環(huán)境保護(hù)是一大貢獻(xiàn)，同時(shí)，在當(dāng)前中國(guó)鋁土資源即將耗盡之際， 也具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003] 粉煤灰提鋁工藝主要分酸法，堿法，酸堿聯(lián)合法，以及硫酸銨法等。但無(wú)論是酸法 提鋁還是堿法提鋁，都存在提鋁副產(chǎn)少、附加值低的問(wèn)題，極大影響了粉煤灰提鋁的經(jīng)濟(jì) 性。因此，提1?粉煤灰提錯(cuò)的附加值成為研究的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中粉煤灰提鋁附加值低的缺陷，提供一種粉煤灰鋁 硅分離利用的方法。
[0005] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，將粉煤灰磁選除鐵后與堿溶液接觸進(jìn)行預(yù)脫硅， 脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進(jìn)行燒結(jié)、溶出得到的堿式硅酸鈣與預(yù)脫硅得到的脫硅 液混合加入石灰乳進(jìn)行聯(lián)合苛化脫堿獲得雪硅鈣石，并用鹽酸酸解，能夠在提鋁的同時(shí)得 到純度極高的白炭黑，同時(shí)還能得到無(wú)水氯化鈣，能夠極大提高粉煤灰提鋁的附加值。
[0006] 因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法，所述方 法包括：
[0007] (1)將粉煤灰與堿溶液接觸進(jìn)行預(yù)脫硅反應(yīng)，固液分離得到脫硅液和脫硅粉煤 灰；
[0008] (2)將步驟（1)得到的脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進(jìn)行燒結(jié)，得到熟料，熟 料經(jīng)溶出得到鋁酸鈉粗液和堿式硅酸鈣；
[0009] (3)將步驟（2)得到的鋁酸鈉粗液經(jīng)脫硅、碳分和焙燒，得到氧化鋁；
[0010] (4)將步驟（2)得到的堿式硅酸鈣加入到步驟（1)得到的脫硅液中，并加入石灰乳 進(jìn)行聯(lián)合苛化脫堿，固液分離得到雪硅鈣石和堿溶液。
[0011] 優(yōu)選地，步驟（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后鈣與硅的摩爾比為1 : 0· 5_2· 0〇
[0012] 優(yōu)選地，步驟（4)中，所述聯(lián)合苛化脫堿的條件包括：溫度為60-120°C，時(shí)間為 0. 5~3h〇
[0013] 優(yōu)選地,上述方法的步驟（1)中,粉煤灰與堿溶液接觸反應(yīng)之前,還包括對(duì)粉煤灰 進(jìn)行磁選除鐵處理。
[0014] 同樣優(yōu)選地，上述方法還包括對(duì)步驟（4)中的所述雪硅鈣石進(jìn)行進(jìn)一步處理得到 氧化硅和氯化鈣。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明所述的方法還包括：
[0016] (5)將步驟（4)得到的雪硅鈣石與鹽酸反應(yīng)生成硅膠和氯化鈣溶液，固液分離后， 將硅膠烘干得到白炭黑，將氯化鈣溶液蒸發(fā)結(jié)晶，烘干后得到無(wú)水氯化鈣。
[0017] 本發(fā)明另一方面還提供了一種根據(jù)本發(fā)明所述的方法制備得到的雪硅鈣石。
[0018] 本發(fā)明第三個(gè)方面還提供了一種由根據(jù)本發(fā)明所述的方法中的雪硅鈣石制備得 到的氧化硅。
[0019] 本發(fā)明提供的粉煤灰鋁硅分離利用的方法，能夠在提鋁的同時(shí)獲得白炭黑和無(wú)水 氯化鈣副產(chǎn)品，而且白炭黑的純度可達(dá)到99%以上。本發(fā)明方法極大提高了粉煤灰提鋁的 附加值。
[0020] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明方法的一種實(shí)施方式的工藝圖。
[0022] 圖2是實(shí)施例1得到的堿式硅酸鈣的XRD圖。
[0023] 圖3是實(shí)施例1得到的雪硅鈣石的XRD圖。
[0024] 圖4是實(shí)施例1得到的白炭黑的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明提供了一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法，該方法包括：
[0027] (1)將粉煤灰與堿溶液接觸進(jìn)行預(yù)脫硅反應(yīng)，固液分離得到脫硅液和脫硅粉煤 灰；
[0028] (2)將步驟（1)得到的脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進(jìn)行燒結(jié)，得到熟料，熟 料經(jīng)溶出得到鋁酸鈉粗液和堿式硅酸鈣；
[0029] (3)將步驟（2)得到的鋁酸鈉粗液經(jīng)脫硅、碳分和焙燒，得到氧化鋁；
[0030] (4)將步驟（2)得到的堿式硅酸鈣加入到步驟（1)得到的脫硅液中，并加入石灰乳 進(jìn)行聯(lián)合苛化脫堿，固液分離得到雪硅鈣石和堿溶液。
[0031] 優(yōu)選地,上述方法的步驟（1)中,粉煤灰與堿溶液接觸反應(yīng)之前,還包括對(duì)粉煤灰 進(jìn)行磁選除鐵處理。
[0032] 同樣優(yōu)選地，上述方法還包括對(duì)步驟（4)中的所述雪硅鈣石進(jìn)行進(jìn)一步處理得到 氧化硅和氯化鈣。
[0033] 進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明所述的方法還包括：
[0034] (5)將步驟（4)得到的雪硅鈣石與鹽酸反應(yīng)生成硅膠和氯化鈣溶液，固液分離后， 將硅膠烘干得到白炭黑，將氯化鈣溶液蒸發(fā)結(jié)晶，烘干后得到無(wú)水氯化鈣。
[0035] 本發(fā)明另一方面還提供了一種根據(jù)本發(fā)明所述的方法制備得到的雪硅鈣石。
[0036] 本發(fā)明第三個(gè)方面還提供了一種由根據(jù)本發(fā)明所述的方法中的雪硅鈣石制備得 到的氧化硅。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，盡管按照上述方法分離粉煤灰中的鋁和硅，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的， 即能夠在提鋁的同時(shí)得到純度極高的白炭黑，同時(shí)還能得到無(wú)水氯化鈣，能夠極大提高粉 煤灰提錯(cuò)的附加值。但為了進(jìn)一步提1?白炭黑的純度，從而進(jìn)一步提1?粉煤灰提錯(cuò)的附 加值，優(yōu)選情況下，步驟（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后鈣與硅的摩爾比為1 : 0· 5-2. 0,優(yōu)選 1 :0· 8-1. 4。
[0038] 本發(fā)明步驟（4)中，聯(lián)合苛化脫堿的條件優(yōu)選包括：溫度為60_120°C，時(shí)間為 0. 5-3h ;優(yōu)選地，溫度為65-95°C，時(shí)間為0. 5-2h。
[0039] 本發(fā)明步驟（4)中，堿式硅酸鈣和脫硅液在石灰乳的作用下，脫硅液中的硅酸鹽與 氫氧化鈣發(fā)生苛化生成偏硅酸鈣和堿溶液，堿式硅酸鈣在堿性環(huán)境的作用下，其中的鈉和/ 或鉀離子從堿式硅酸鈣分解出來(lái)，并與水中的氫氧根離子結(jié)合生成堿溶液，分解剩余的硅 酸鈣與脫硅液苛化的偏硅酸鈣結(jié)合生成雪硅鈣石（Ca 5Si6O16(OH)2)。當(dāng)步驟（1)中的堿溶液 為氫氧化鈉時(shí)，聯(lián)合苛化脫堿的反應(yīng)如下：
[0040] 2Na2CaSi04+4Na2Si0 3+Ca0+7H20 - Ca5Si6O16 (OH) 2+12Na0H
[0041] 本發(fā)明步驟（1)中，對(duì)于粉煤灰磁選除鐵的方法無(wú)特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常 用的磁選除鐵方法，為了獲得更好的除鐵效果，本發(fā)明中，優(yōu)選先將粉煤灰研磨至200-300 目，然后再進(jìn)行磁選除鐵。
[0042] 本發(fā)明步驟（1)中，與堿溶液接觸是將粉煤灰中的硅溶于堿溶液中，因此，對(duì)于堿 溶液無(wú)特殊要求，只要能將硅溶于其中即可，優(yōu)選情況下，堿溶液為氫氧化鈉和/或氫氧化 鉀的水溶液，更優(yōu)選為濃度為10-20重量％的氫氧化鈉溶液。
[0043] 本發(fā)明步驟（1)中，預(yù)脫硅反應(yīng)的條件優(yōu)選包括：溫度為90-140°C，時(shí)間為 0. 5-2h。堿溶液與磁選除鐵后的粉煤灰的液固質(zhì)量比可以為2-