本發(fā)明涉及一種制備雪硅鈣石的方法，具體涉及一種利用硅鈣渣制備雪硅鈣石的方法。
背景技術(shù)：
：雪硅鈣石(tobermorite、crestmorite)又稱為托貝莫來石，最早發(fā)現(xiàn)于蘇格蘭，是自然界存在的一種稀有的水合硅酸鈣礦物。自然界中存在的雪硅鈣石主要為雪硅鈣石，其理想的晶體化學(xué)式為ca5si6o16(oh)2·4h2o。雪硅鈣石多屬于正交晶系，其晶格常數(shù)為a0＝1.13nm，b0＝0.73nm，c0＝2.26nm。根據(jù)加熱脫水時所表現(xiàn)的不同性質(zhì)，雪硅鈣石可分為兩種類型，一種在300℃加熱時脫去結(jié)晶水，d002值由減小為轉(zhuǎn)變?yōu)檠┕桠}石，稱為正常晶形雪硅鈣石，其結(jié)構(gòu)層的硅氧四面體三節(jié)鏈沒有通過橋硅氧四面體相連，為單鏈結(jié)構(gòu)；另一種在300℃加熱時也脫去結(jié)晶水，但是d002值不變，稱為異常晶形雪硅鈣石，其結(jié)構(gòu)層的硅氧四面體三節(jié)鏈通過橋硅氧四面體相連，為雙鏈結(jié)構(gòu)。雪硅鈣石是硅酸鈣保溫材料的主要礦物成分，由其組成的保溫材料使用溫度能夠達到650℃，同時雪硅鈣石具有容重小、高溫?zé)岱€(wěn)定性及導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點，因而被廣泛用于作為輕質(zhì)保溫隔熱防火材料的主要原料。合成雪硅鈣石通常需要含鈣原料和含硅原料，其中含鈣原料主要為石灰或電石渣，含硅原料主要包括石英、硅灰、硅膠、水泥、高嶺土、粉煤灰，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：5cao+6sio2+5h2o→ca5si6o16(oh)2·4h2o。目前，雪硅鈣石的合成方法主要是水熱合成法，該方法通過含鈣原料和含硅原料按一定比例混合后置于高壓反應(yīng)釜中進行水熱合成反應(yīng)從而得到雪硅鈣石。上述方法所采用的含鈣原料大多是通過結(jié)晶完好的石灰石經(jīng)嚴格的煅燒工藝制得，其對原料的要求相對較高，從而大大提高了生產(chǎn)成本；此外，上述反應(yīng)過程所需時間較長，反應(yīng)通常耗時16h以上。因此，尋找一種成本低廉、市場供給充足的含鈣原料和含硅原料，同時能夠縮短雪硅鈣石合成時間的合成方法是亟待解決的問題。同時，隨著我國鋁土礦資源的日益短缺，利用高鋁粉煤灰、煤矸石等工業(yè)固體廢棄物提取氧化鋁越來越受到人們的重視。粉煤灰提取氧化鋁較為成熟的生產(chǎn)方法是堿法，堿法又分為石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法，相對于石灰石燒結(jié)法，堿石灰燒結(jié)法的物料流量及能耗物耗更低，因此更適合于工業(yè)化推廣。然而，堿石灰燒結(jié)法在每生產(chǎn)1噸氧化鋁的同時將產(chǎn)生2-2.5噸硅鈣渣和0.7-0.8噸活性硅酸鈣，如此大量的硅鈣渣不僅占用大量土地資源，而且會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，因此對其進行有效利用不僅有利于節(jié)約土地資源，同時還能夠提高經(jīng)濟效益。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種利用硅鈣渣制備雪硅鈣石的方法，該方法具有原料來源廣泛、成本低廉、合成反應(yīng)時間短等優(yōu)勢。本發(fā)明提供一種利用硅鈣渣制備雪硅鈣石的方法，包括如下步驟：1)將含鈣原料與含硅原料混合、研磨，得到混合料；2)將所述混合料與水混合后進行水熱合成反應(yīng)，對反應(yīng)產(chǎn)物進行過濾、洗滌和干燥，得到雪硅鈣石；其中，所述含鈣原料為硅鈣渣，所述含硅原料選自硅灰、石英砂、硅藻土、硅膠和白炭黑中的一種以上。在本發(fā)明的具體方案中，可以控制所述混合料中鈣與硅的摩爾比為1：(0.8-0.95)，進一步為1：(0.85-0.9)；該摩爾比范圍有利于原料的充分利用。本發(fā)明對所采用的原料硅鈣渣的來源不作嚴格限定，例如可以是利用粉煤灰堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁后得到的硅鈣渣。具體地，所述硅鈣渣中氧化鈣的含量可以為48-60wt％，氧化硅的含量可以為20-35wt％，氧化鋁的含量可以為3-8wt％，氧化鈉的含量小于5wt％。在一實施方式中，采用公開號cn102249253a的發(fā)明專利中形成的硅鈣渣；該硅鈣渣中各成份的質(zhì)量含量為：cao50～58％，sio222～28％，al2o32～7％，fe2o31.52～3％，mgo1～3％，(na2o+0.66k2o)<2.0％。特別是，該硅鈣渣中的礦物成分主要為β-硅酸二鈣(β-ca2sio4，簡稱β-c2s)，其質(zhì)量含量＞70％，此外還含有鈣鋁榴石(3cao·al2o3·xsio2)、方解石(caco3)、鋁酸三鈣(3cao·al2o3·nh2o)等其它礦物成分。在本發(fā)明中，對原料的研磨方式不作嚴格限制，例如可以分別對含鈣原料與含硅原料進行研磨后混合，也可以先將含鈣原料與含硅原料混合后再進行研磨。在進行研磨時，可以控制原料的粒徑為0.3mm以下；相應(yīng)地，得到的混合料的粒徑也為0.3mm以下。在本發(fā)明中，在進行水熱合成反應(yīng)時，可以控制所述混合料與水的質(zhì)量比為1：(6-30)(即液固比為6-30)。此外，可以控制所述水熱合成反應(yīng)的反應(yīng)溫度為180-240℃，反應(yīng)時間為2-10h；優(yōu)選地，所述水熱合成反應(yīng)的反應(yīng)溫度為180-200℃，反應(yīng)時間為2-6h。特別是，在進行所述水熱合成反應(yīng)時，可以采用分段方式進行升溫，分段方式包括：在130-150℃下保溫10-15min；在150-180℃下保溫10-15min；在180-240℃下保溫2-10h。進一步地，分段方式包括：在130-150℃下保溫10-15min；在150-180℃下保溫10-15min；在180-200℃下保溫8-12min；在200-240℃下保溫2-10h。此外，可以在攪拌下進行所述水熱合成反應(yīng)，其中升溫過程中的攪拌速度可以為100-400rpm，保溫過程中的攪拌速度可以為100-200rpm。采用上述分段升溫和分段攪拌的方式，有利于形成具有良好晶型的雪硅鈣石，同時有利于提高雪硅鈣石的物理性能?？梢岳斫獾氖牵梢栽诟邏悍磻?yīng)釜中進行所述水熱合成反應(yīng)；其中，可以控制所述水熱合成反應(yīng)的絕對壓力為0.6-3.5mpa，優(yōu)選為1.0-2.0mpa。此外，本發(fā)明對反應(yīng)產(chǎn)物的干燥條件不作嚴格限制，例如可以控制所述干燥的溫度為100-120℃，時間為1-3h。利用本發(fā)明上述方法制備得到的雪硅鈣石，含水率小于2.5wt％，與現(xiàn)有技術(shù)制備得到的雪硅鈣石的含水率相當；此外，雪硅鈣石的相關(guān)性能均符合相關(guān)標準的要求。本發(fā)明的實施，至少具有以下優(yōu)勢：1、本發(fā)明以高鋁粉煤灰、煤矸石、鋁土礦等采用堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁所形成的硅鈣渣作為合成雪硅鈣石的含鈣原料，不僅有效解決了其存放和環(huán)境污染等問題，此外還有利于節(jié)約雪硅鈣石水熱合成過程中對鈣源的需求，減少了石灰石礦的開采，極大地提高了經(jīng)濟效益。2、本發(fā)明以常用的硅灰、石英砂、硅藻土、硅膠、白炭黑等高硅材料或工業(yè)固體硅廢棄物作為合成雪硅鈣石的含硅原料，不僅原料來源廣泛，此外還大大降低了雪硅鈣石的生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明的雪硅鈣石的制備方法原料來源廣泛、成本低廉、制備工藝簡單、易于操作、能耗低、無“三廢”排放，特別是該方法的合成反應(yīng)時間短，可大幅提高其生產(chǎn)效率，減少單位生產(chǎn)成本，具有良好的推廣應(yīng)用前景。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1制備的雪硅鈣石的xrd圖譜。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1本實施例所采用的硅鈣渣取自內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)一氧化鋁廠，石英砂取自內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)庫布其沙漠，其化學(xué)成分分別見表1和表2。表1硅鈣渣的化學(xué)成分硅鈣渣caosio2al2o3fe2o3na2omgo含量(wt％)56.2827.546.231.332.981.78表2石英砂的化學(xué)成分首先，將100重量份的上述硅鈣渣與29重量份的上述石英砂混合，隨后采用球磨機將混合物研磨至全部粒度均小于0.2mm，得到混合料；該混合料中鈣與硅的摩爾比為1：0.9。向上述混合料中加入1935重量份的水(液固比為15)混合均勻，隨后放入高壓反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水熱合成反應(yīng)；其中，采用分段方式進行升溫，分段方式為：將物料升溫至130℃，保溫12min；繼續(xù)升溫至150℃，保溫15min；繼續(xù)升溫至180℃，保溫8min；繼續(xù)升溫至反應(yīng)溫度200℃，保溫3h；升溫過程中的攪拌速度為200rpm，保溫過程中的攪拌速度為150rpm；反應(yīng)絕對壓力為1.62mpa。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻產(chǎn)物至90℃，然后過濾，將所得到的濾餅在溫度為110℃下干燥2h后，得到雪硅鈣石。經(jīng)檢測，得到的雪硅鈣石的含水率為2.2wt％；此外，雪硅鈣石的x射線衍射圖譜如圖1所示，由圖1可知，上述制得的產(chǎn)品為雪硅鈣石。實施例2本實施例所采用的硅鈣渣取自內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)一氧化鋁廠，硅灰取自內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)一冶金集團，其化學(xué)成分分別見表3和表4。表3硅鈣渣的化學(xué)成分硅鈣渣caosio2al2o3fe2o3na2omgo含量(wt％)58.2925.455.831.833.560.82表4硅灰的化學(xué)成分硅灰caosio2al2o3fe2o3na2omgo含量(wt％)2.7889.272.981.641.571.25首先，將100重量份的上述硅鈣渣和31.9重量份的上述硅灰混合，隨后采用球磨機將混合物研磨至全部粒度均小于0.15mm，得到混合料；該混合料中鈣與硅的摩爾比為1：0.85。向上述混合料中加入1714.7重量份的水(液固比為13)混合均勻，隨后放入高壓反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水熱合成反應(yīng)；其中，采用分段方式進行升溫，分段方式為：將物料升溫至140℃，保溫12min；繼續(xù)升溫至160℃，保溫15min；繼續(xù)升溫至反應(yīng)溫度180℃，保溫6h；升溫過程中的攪拌速度為300rpm，保溫過程中的攪拌速度為200rpm；反應(yīng)絕對壓力為1.06mpa。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻產(chǎn)物至90℃，然后過濾，將所得到的濾餅在溫度為100℃下干燥3h后，得到雪硅鈣石。經(jīng)檢測，得到的雪硅鈣石的含水率為2.2wt％；x射線衍射圖譜結(jié)果表明：上述制得的產(chǎn)品為雪硅鈣石。實施例3本實施例所采用的硅鈣渣取自內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)一氧化鋁廠，白炭黑采用脫硅堿液通入二氧化碳自制，其化學(xué)成分分別見表5和表6。表5硅鈣渣的化學(xué)成分硅鈣渣caosio2al2o3fe2o3na2omgo含量(wt％)55.7427.895.961.572.871.05表6白炭黑的化學(xué)成分白炭黑caosio2al2o3fe2o3na2omgo含量(wt％)0.2472.311.020.211.570.45首先，將100重量份的上述硅鈣渣和34.2重量份的上述白炭黑混合，隨后采用球磨機將混合物研磨至全部粒度均小于0.12mm，得到混合料；該混合料中鈣與硅的摩爾比為1：0.88。向上述混合料中加入1714.7重量份的水(液固比為13)混合均勻，隨后放入高壓反應(yīng)釜中，在攪拌下進行水熱合成反應(yīng)；其中，采用分段方式進行升溫，分段方式為：將物料升溫至150℃，保溫15min；繼續(xù)升溫至165℃，保溫10min；繼續(xù)升溫至180℃，保溫8min；繼續(xù)升溫至反應(yīng)溫度190℃，保溫5h；升溫過程中的攪拌速度為400rpm，保溫過程中的攪拌速度為200rpm；反應(yīng)絕對壓力為1.33mpa。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻產(chǎn)物至90℃，然后過濾，將所得到的濾餅在溫度為120℃下干燥1h后，得到雪硅鈣石。經(jīng)檢測，得到的雪硅鈣石的含水率為2.2wt％；x射線衍射圖譜結(jié)果表明：上述制得的產(chǎn)品為雪硅鈣石。最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。當前第1頁12