本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用高爐渣制備含少量Al3+水玻璃的方法。
背景技術(shù)：
水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料，是一種用途十分廣泛的無機(jī)化工產(chǎn)品。水玻璃的生產(chǎn)有干法和濕法兩種，其中干法是以石英石和碳酸鈉或硫酸鈉在1400-1500℃熔融反應(yīng)制得；濕法是以石英石和燒堿為原料，在140-160℃，2-3個大氣壓條件下反應(yīng)制得。CN103506213A公開了利用旋流器對銅硫尾礦進(jìn)行分級等步驟，制取液體水玻璃產(chǎn)品；CN102583417A公開了一種利用鹽酸酸浸煤矸石，再經(jīng)過堿性水熱反應(yīng)得到水玻璃產(chǎn)品；CN102167342A公開了硼泥用蒸汽加熱，固液分離，酸浸，堿熱反應(yīng)得到水玻璃產(chǎn)品；CN101456555公開了稻殼灰經(jīng)堿洗后酸洗，再經(jīng)二次活化得到高模數(shù)水玻璃和活性炭的方法；CN201010253539.X公開了一種將稻殼悶燒、炭化、活化制得煤氣、高檔活性炭、水玻璃和磷酸硅的方法。
高爐水淬渣是高爐熔渣用大量水淬冷后得到的以玻璃體為主的細(xì)粒水渣，其主要化學(xué)成分有：CaO、SiO2、Al2O3、MgO。經(jīng)水淬冷所得到的高爐渣化學(xué)活性高，可以作為無機(jī)化工原料加以利用。目前，有研究人員采用酸解高爐水淬渣提取有價組分的方法制備精細(xì)化產(chǎn)品，不僅使高爐渣得到資源化利用，而且消除了高爐渣對環(huán)境的污染。然而，利用高爐渣作為硅源并結(jié)合堿溶水熱聯(lián)合消解高爐渣制備含Al3+水玻璃的方法未見報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用高爐渣制備含Al3+水玻璃的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
本發(fā)明提供了一種利用高爐渣制備含Al3+水玻璃的方法，該方法包括以下步驟：
(1)將高爐渣烘干、破碎、粉磨后，過200目篩，得高爐渣粉末；
(2)將步驟(1)得到的高爐渣粉末置于高壓反應(yīng)釜中，然后加入氫氧化鈉溶液，攪拌得到堿渣混合物；
所述氫氧化鈉和高爐渣粉末的堿渣質(zhì)量比為0.55-1：1；
所述氫氧化鈉溶液的濃度為2-4mol/L；
(3)將步驟(2)裝有堿渣混合物的高壓反應(yīng)釜蓋好后加熱，溫度控制在100-180℃，并在自生壓力下反應(yīng)4-8h，固液分離后所得濾液即為含Al3+水玻璃。
具體化學(xué)反應(yīng)方程式為：
(mSiO2·nCaO·xAl2O3·yMgO)+2(m+x)NaOH→mNa2SiO3+nCa(OH)2↓+2xNaAlO2+yMgO↓+(m+x-n)H2O
本發(fā)明所使用的高爐渣的主要成分為：39.22wt％CaO，32.10wt％SiO2，16.41wt％Al2O3，7.93wt％MgO?；瘜W(xué)式為(0.700CaO·0.535SiO2·0.161Al2O3·0.198MgO)。高爐渣中的SiO2含量占總組分的32％以上，為本發(fā)明制備含Al3+水玻璃提供了豐富的SiO2來源。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：
1、通過堿溶水熱聯(lián)合消解高爐渣，使渣中SiO2組分進(jìn)入溶液中，經(jīng)固液分離制得含Al3+(約w＝2％-4％)水玻璃溶液。
2、本發(fā)明工藝成本低、操作簡便，有效消除高爐渣對環(huán)境的污染的同時，又達(dá)到資源高附加值利用的目的。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實施例。
實施例1
將高爐渣烘干、破碎、粉磨后，過200目篩。取篩下物，稱取14.968g置于高壓反應(yīng)釜中；稱取燒堿試劑8.823g，加入80ml去離子水配制成溶液，將所述燒堿溶液加入高壓反應(yīng)釜中攪拌，然后在150℃加熱爐中水熱反應(yīng)4h。固液分離后，所得濾液即為含Al3+(約w＝2％)水玻璃。
實施例2
將高爐渣烘干、破碎、粉磨后，過200目篩。取篩下物，稱取15.367g置于高壓反應(yīng)釜中；稱取燒堿試劑13.254g，加入80ml去離子水配制成溶液，將所述燒堿溶液加入高壓反應(yīng)釜中攪拌，然后在150℃加熱爐中水熱反應(yīng)8h。固液分離后，所得濾液即為含Al3+(約w＝2％)水玻璃。
實施例3
將高爐渣烘干、破碎、粉磨后，過200目篩。取篩下物，稱取14.582g置于高壓反應(yīng)釜中；稱取燒堿試劑10.568g，加入80ml去離子水配制成溶液，將所述燒堿溶液加入高壓反應(yīng)釜中攪拌，然后在150℃加熱爐中水熱反應(yīng)6h。固液分離后，所得濾液即為含Al3+(約w＝3％)水玻璃。