一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，包括以下步驟：(a)以粉煤灰為原料；(b)除鐵：將原料與水以1:2—1:20的重量比混合；將上述漿料裝入濕法除鐵裝置在磁場下除鐵；(c)脫硅：將除鐵后的粉煤灰與氫氧化鈉混合裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行脫硅；(d)深度除鐵：將上述過濾后的粉體與鹽酸/硫酸或硝酸混合，進(jìn)行深度除鐵；(e)分離及水洗：將反應(yīng)完的粉體與溶液過濾分離，并用水反復(fù)洗滌；將洗滌后的上述粉體烘干；(f)高溫處理：將上述烘干后的粉體高溫焙燒2—4小時，即得到產(chǎn)品微晶莫來石粉體。微晶莫來石以粉煤灰為原料，制備過程避免了添加含鋁或者含硅添加物矯正原料的化學(xué)組成的傳統(tǒng)工藝，最大程度利用了粉煤灰高溫過程中形成的莫來石結(jié)晶相，大大降低結(jié)晶過程中的能耗。
【專利說明】一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種莫來石的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，屬于粉體制備技術(shù)及固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]莫來石是高溫工業(yè)重要的基礎(chǔ)原材料，其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝采用天然鋁礬土與高嶺土或者工業(yè)氧化鋁與粘土高溫?zé)Y(jié)合成，因此消耗大量的鋁資源和能源。鋁土礦主要用于氧化鋁的生產(chǎn)，我國因鋁土礦資源短缺，為保證鋁工業(yè)資源安全，國家已出臺相關(guān)政策，逐漸限制開采鋁土礦生產(chǎn)高鋁耐火材料。而燃燒煤炭形成的粉煤灰，在電廠高溫?zé)釀恿l件下已形成大量莫來石微晶，如何利用高溫工業(yè)過程產(chǎn)生的再生含鋁礦物資源，開發(fā)國民經(jīng)濟發(fā)展必須的耐火保溫材料產(chǎn)品，對推動我國粉煤灰利用與耐火材料行業(yè)優(yōu)化升級具有重要意義。
[0003]莫來石質(zhì)耐火材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，熱膨脹率小，抗熱震穩(wěn)定性高，抗酸渣的侵蝕性強等一系列優(yōu)點，因而廣泛用作冶金、有色、玻璃、陶瓷、電子等行業(yè)高溫窯爐內(nèi)襯。但是自然界中天然莫來石礦物很少，工業(yè)用莫來石主要靠人工合成。人工合成莫來石方法有溶膠-凝膠法、共同沉淀法、水解法和熱分解法。這些方法合成的莫來石純度高，主要用作精細(xì)陶瓷的原料生產(chǎn)電子陶瓷、高溫陶瓷等。工業(yè)合成莫來石的方法主要有電熔法和燒結(jié)法。合成莫來石主要采用天然高鋁礬土和高嶺土或者工業(yè)氧化鋁和粘土 (高嶺土和葉臘石)生產(chǎn)。工業(yè)合成莫來石純度較低，且含有少量雜質(zhì)，如Fe203、MgO、CaO、堿分等，因此只能用來生產(chǎn)耐火材料等?？偟膩碇v,用溶膠-凝膠法等工藝合成莫來石,成本高,工藝復(fù)雜、反應(yīng)時間長，產(chǎn)率很低。用天然高鋁礬土和高嶺土或者工業(yè)氧化鋁和粘土合成莫來石，反應(yīng)活性差，需在1800~1850°C高溫下燒成，能耗高。此外鋁礬土是一種有限的戰(zhàn)略資源。因此利用固體廢棄物粉煤灰制取代替鋁礬土來生產(chǎn)莫來石就尤為重要。
[0004]專利CN1696075，·一種利用高鋁粉煤灰燒結(jié)合成莫來石的方法，孫俊民、趙旭東、曹慧芳、劉剛、王彥武、張恩民等人。該專利介紹了以電廠廢棄物高鋁粉煤灰為原料，經(jīng)磁選除鐵后加入少量高鋁礬土進(jìn)行配料和混合。然后將混合料粉碎、壓制成型和干燥后，送入高溫隧道窯內(nèi)燒結(jié)合成系列莫來石產(chǎn)品。專利CN101531523中黃劍鋒，李穎華，曹麗云等人介紹將粉煤灰漂珠放入球磨機中干磨，利用氧化鋁球石作為研磨介質(zhì)研磨后除鐵；然后取除鐵后的粉煤灰漂珠和工業(yè)純氧化鋁混合球磨后得混合料；將混合料放入氧化鋁坩鍋后置于硅碳棒電阻爐內(nèi)，燒結(jié)后得樣品；最后，將樣品倒入物料攪拌器中攪拌即得莫來石。專利CN101775659中譚宏斌，郭從盛，傅明星公開了一種用粉煤灰制備莫來石晶須或片狀氧化鋁的工藝，將粉煤灰粉磨后，加入一種含鋁或含硅的添加劑，再加入一種熔鹽添加劑混合均勻。將混合物裝入帶蓋的坩鍋中，在設(shè)定溫度下反應(yīng)后，用熱水洗去可溶的鹽，再用氫氟酸溶液溶解試樣中的雜質(zhì)相，洗滌、干燥得到莫來石晶須或片狀氧化鋁。專利CN101643359中黃劍鋒，曹麗云，李穎華，吳建鵬介紹了一種利用粉煤灰制備莫來石粉料的方法，將粉煤灰和鋁礬土原料分別放入球磨機中干磨后除鐵；取經(jīng)除鐵處理后的粉煤灰和鋁礬土分別放入氧化鋁坩堝中，并將氧化鋁坩堝置于硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱，自然冷卻后取出；將自然冷卻后的粉煤灰和鋁礬土攪拌均勻，并置于硅碳棒電阻爐內(nèi)加熱后自然冷卻后取出，即得不同粒度和氧化鋁含量的莫來石粉料。
[0005]通過總結(jié)發(fā)現(xiàn):
[0006]I)上述專利都涉及到對粉煤灰的中的鋁或者硅含量進(jìn)行調(diào)整。如專利I和4涉及到在粉煤灰中添加鋁礬土 ；專利2涉及到添加工業(yè)氧化鋁；而專利3涉及含鋁或硅的添加劑。造成鋁資源的浪費。
[0007]2)上述專利都采用了高溫煅燒的合成工藝，需要消耗大量的熱量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)中，莫來石生產(chǎn)過程要額外添加含鋁添加劑，造成鋁資源浪費的缺陷，提供一種不需要添加含鋁添加劑，利用粉煤灰經(jīng)過堿溶脫硅和深度除鐵制備微晶莫來石粉體的工藝。
[0009]本發(fā)明 具體給出了如下技術(shù)方案:一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0010](a)以粉煤灰為原料；
[0011](b)除鐵:將原料與水以1:2 —1:20的重量比混合；將上述漿料裝入濕法除鐵裝置在磁場下除鐵I一3次；
[0012](C)脫硅:將除鐵后的粉煤灰漿料與質(zhì)量濃度15%~30%的氫氧化鈉溶液按照灰堿質(zhì)量比(粉煤灰/氫氧化鈉)1:0.3~1:0.7混合，裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行脫硅；
[0013](d)深度除鐵:將上述過濾后的粉體與10 — 30%的鹽酸/硫酸或硝酸按照液固比2:1-6:1混合，進(jìn)行深度除鐵；
[0014](e)分離及水洗:將反應(yīng)完的粉體與溶液過濾分離，并用水反復(fù)洗滌，直至溶液的pH值為7 ;將洗滌后的上述粉體在100— 120°C烘干；
[0015](f)高溫處理:將上述烘干后的粉體高溫焙燒2— 4小時，即得到產(chǎn)品微晶莫來石粉體。其中，
[0016]步驟(a)中所述粉煤灰是燃煤電廠煤粉爐產(chǎn)生的固體廢棄物；
[0017]步驟(b)中所述的磁場強度為10000高斯以上，頻率30赫茲；
[0018]步驟(C)所述的脫娃反應(yīng)條件是80—120°C反應(yīng)I一4小時；
[0019]步驟(d)所述的深度除鐵的反應(yīng)條件是在80— 120°C反應(yīng)0.5—4小時；
[0020]步驟(f)所述的高溫焙燒是在1250—13501:進(jìn)行的。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:
[0022]I)本發(fā)明首創(chuàng)了利用粉煤灰制備微晶莫來石的新工藝。其中，粉煤灰的成分范圍如表1所示。
[0023]表1粉煤灰成分范圍(質(zhì)量百分比)
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:包括以下步驟: (a)以粉煤灰為原料； (b)除鐵:將原料與水以1:2—1:20的重量比混合；將上述漿料裝入濕法除鐵裝置在磁場下除鐵I一3次； (c)脫硅:將除鐵后的粉煤灰漿料與質(zhì)量濃度15%~30%的氫氧化鈉溶液按照灰堿質(zhì)量比(粉煤灰/氫氧化鈉)1:0.3~1:0.7混合，裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行脫硅； (d)深度除鐵:將上述過濾后的粉體與10-30%的鹽酸/硫酸或硝酸按照液固比2:1—6:1混合，進(jìn)行深度除鐵； (e)分離及水洗:將反應(yīng)完的粉體與溶液過濾分離，并用水反復(fù)洗滌，直至溶液的pH值為7 ;將洗滌后的上述粉體在100—1201:烘干； (f)高溫處理:將上述烘干后的粉體高溫焙燒2—4小時，即得到產(chǎn)品微晶莫來石粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:步驟(a)中所述粉煤灰是燃煤電廠煤粉爐產(chǎn)生的固體廢棄物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:步驟(b)中所述的磁場強度為10000高斯以上，頻率30赫茲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:步驟(c)所述的脫硅反應(yīng)條 件是80— 120°C反應(yīng)I一4小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:步驟(d)所述的深度除鐵的反應(yīng)條件是在于80— 120°C反應(yīng)0.5—4小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種利用粉煤灰制備微晶莫來石的方法，其特征在于:步驟(f)所述的高溫焙燒是在1250—13501:進(jìn)行的。
【文檔編號】C01B33/26GK103708480SQ201310624681
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】孫俊民, 張永鋒, 郜俊, 單玉海, 張印民, 張建民 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué), 內(nèi)蒙古納順裝備工程(集團)有限公司