一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于粉煤灰綜合利用領域，特別涉及一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法。
【背景技術】
[0002]粉煤灰是燃煤鍋爐產(chǎn)生的一種固體廢物。它主要由硅鋁玻璃、微晶礦物顆粒和未燃盡的殘?zhí)款w粒組成。粉煤灰露天的堆放方式不但占用土地資源，而且還引起了空氣、周圍地表水源或地下水的嚴重污染。因此，近年來越來越多的人們開始關注粉煤灰的處理和循環(huán)再利用。目前，粉煤灰的再利用主要有兩個方面，一是用于制作水泥、混凝土、廢物固化和結構填充物等附加值低的大灰量利用;二是用于回收有用金屬、制備沸石和莫來石、用作廢物吸附材料等高附加值的精細利用。其中因粉煤灰中富含硅和鋁元素，因此如何有效地從粉煤灰中提取出硅和鋁資源已成為粉煤灰綜合利用的主要研究焦點之一。
[0003]粉煤灰是煤炭經(jīng)高溫燃燒后形成的產(chǎn)物，一般含有可溶于NaOH溶液的活性較高的非晶態(tài)Si02。因此，堿溶過程不但可以實現(xiàn)硅資源的選擇性提取和利用，也可以有效地降低后續(xù)氧化鋁提取過程中硅鈣渣的生成量。由中國科學院地球化學研究所、中國礦物巖石地球學學會主辦的《礦物學報》(2007，27(2):137-142)公開了張戰(zhàn)軍等人“從高鋁粉煤灰中提取非晶態(tài)S12的試驗研究”一文，文中報道了根據(jù)高鋁粉煤灰的化學與物相組成特點，確立了利用NaOH提取非晶態(tài)S12的基本路線，并通過正交試驗優(yōu)化堿溶工藝。研究結果表明:經(jīng)最佳條件反應后，S12的提取率達41.8%。中國科學院過程工程研究所主辦、科學出版社出版的過程工程學報(2011，11(3):442-447)公開了杜淄川等人“高鋁粉煤灰堿溶脫硅過程反應機理” 一文，文中報道了采用多種檢測技術分析了高鋁粉煤灰中主要礦物組成和含量，并結合熱力學穩(wěn)定性分析，考察了反應時間、反應溫度對堿溶脫硅反應前后的粉煤灰物相、形貌和表面化學成分的影響。結果表明:高鋁粉煤灰中非晶態(tài)S12占總S12—半以上，采用堿溶脫硅有利于提取非晶態(tài)的S12，但反應溫度的影響較大，在130°C、反應2h的條件下，S12溶出率達42.5%。由公開文獻可知，現(xiàn)有的堿溶法提取S12效率普遍較低，會對后續(xù)提取氧化鋁等工序的實施產(chǎn)生一定影響。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種科學合理，簡單易行，成本低，脫硅效率高，具有較好的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)應用前景的粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法。
[0005]解決其技術問題采用的技術方案是，一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，其特征是，它包括以下步驟:
(1)將粉煤灰置于烘箱中，干燥溫度為105-120°C，干燥時間為10-12h，干燥后，經(jīng)過冷卻篩分，得到>0-〈300目的粉煤灰；
(2)配制濃度為180-240g/L的NaOH溶液；
(3)將步驟(I)得到的粉煤灰與步驟(2)的NaOH溶液，按固液比為1:2-4，將粉煤灰置于NaOH溶液中，用磁力攪拌器混合均勻，配制得到混合液；
(4)將混合液加入到高壓反應釜中，反應溫度為100-120°C，反應時間為l_2h進行脫硅反應；
(5)將步驟(4)脫娃反應的混合液，冷卻至室溫，采用高速離心機3500-6000rpm進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。
[0006]本發(fā)明粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法的有效益果體現(xiàn)在:
1)采用以粉煤灰為反應原料，以加壓堿溶方式進行脫硅處理，加壓處理可以有助于促進非晶態(tài)S12在堿液中的溶解，從而有利于提高脫硅率，得到高鋁/硅比的灰渣用于后續(xù)提取氧化鋁的原料；
2)通過加壓堿溶提取粉煤灰中的硅資源，其方法科學合理，簡單易行，成本低，脫硅率高，適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0007]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作出各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請權利要求書所限定的保護范圍。
[0008]實施例1的一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，具體步驟為:
(1)將粉煤灰置于烘箱中，經(jīng)120°c干燥10h，取出干燥的粉煤灰，再經(jīng)冷卻篩分，得到〉0-〈200目的粉煤灰；
(2)配制濃度為220g/L的NaOH溶液；
(3 )按照粉煤灰與NaOH的固液比為1:4，將步驟(I)得到的粉煤灰加入到步驟(2)的NaOH溶液中，并用磁力攪拌器攪拌20min，得到混合液；
(4)將步驟(3)得到的混合液加入到高壓反應釜中，經(jīng)120°C反應2h進行脫硅；
(5)待反應結束冷卻至室溫后，將步驟(4)脫硅反應的混合液冷卻至室溫，采用高速離心機3500-6000rpm進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。
[0009]實施例2的一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，具體步驟為:
(1)將粉煤灰置于烘箱中110°c干燥1h后，取出干燥的粉煤灰，再經(jīng)冷卻篩分，得到>0-〈250目的粉煤灰；
(2)配制濃度為200g/L的NaOH溶液；
(3 )按照粉煤灰與NaOH的固液比為1:3，將步驟(I)得到的粉煤灰加入到步驟(2)的NaOH溶液中，并用磁力攪拌器攪拌20min，得到混合液；
(4)將步驟(3)得到的混合液加入到高壓反應釜中，經(jīng)110°C反應2h進行脫硅；
(5)待反應結束冷卻至室溫后，將步驟(4)脫硅反應的混合液冷卻至室溫，采用高速離心機3500-6000rpm進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。
[0010]實施例3的一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，具體步驟為:
(1)將粉煤灰置于烘箱中105°c干燥12h后，取出干燥的粉煤灰，再經(jīng)冷卻篩分，得到>0-〈300目的粉煤灰；
(2)配制濃度為180g/L的NaOH溶液； (3)按照粉煤灰與NaOH的固液比為1:2，將步驟(I)得到的粉煤灰加入到NaOH溶液中，并用磁力攪拌器攪拌20min;
(4)將步驟(3)得到的混合液加入到高壓反應釜中，100°C反應Ih ；
(5)待反應結束冷卻至室溫后，將步驟(4)脫硅反應的混合液冷卻至室溫，采用高速離心機3500-6000rpm進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。
[0011]實現(xiàn)本發(fā)明所用的原料易得，為市售產(chǎn)品，所用的設備均為現(xiàn)有技術的市售產(chǎn)品，容易實施。
【主權項】
1.一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，其特征是，它包括以下步驟: (I)將粉煤灰置于烘箱中，干燥溫度為105-120°c，干燥時間為10-12h，干燥后，經(jīng)過冷卻篩分，得到>0-〈300目的粉煤灰； (2 )配制濃度為180-240g/L的NaOH溶液； (3 )將步驟(I)得到的粉煤灰與步驟(2 )的NaOH溶液，按固液比為1: 2_4，將粉煤灰置于NaOH溶液中，用磁力攪拌器混合均勻，配制得到混合液； (4)將混合液加入到高壓反應釜中，反應溫度為100-120°C，反應時間為l_2h進行脫硅反應； (5)將步驟(4)脫娃反應的混合液，冷卻至室溫，采用高速離心機3500-6000rpm進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粉煤灰加壓堿溶脫硅的處理方法，其特點是，包括的步驟有：將粉煤灰置于烘箱中干燥后，經(jīng)冷卻篩分后取一定粒徑的粉煤灰；配制一定濃度的NaOH溶液；將一定量的粉煤灰置于NaOH溶液中，配成一定的固液比反應液，并用磁力攪拌器混合均勻；將混合液加入到高壓反應釜中，并在一定溫度下進行脫硅反應；反應結束后，冷卻至室溫，高速離心進行固液分離，得到脫硅渣和硅酸鈉溶液。具有科學合理、簡單易行、生產(chǎn)成本低、脫硅效率高等特點，具有較好的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的應用前景。
【IPC分類】C01B33/32, C01F7/02
【公開號】CN105621429
【申請?zhí)枴緾N201610215144
【發(fā)明人】魯敏, 吳茜, 徐小惠, 呂淑清
【申請人】東北電力大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年4月8日