[发明专利]一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉煤灰的资源化利用范畴，具体涉及一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方 法。

背景技术

上世纪七十年代，一些发达国家(美国、加拿大、日本、瑞士等国)逐渐开始重视含磷 洗涤剂废水排入江河湖泊后，导致水质富营养化，使水质污染缺氧，对水生物造成威胁的现 象，相继颁布法律法规，禁止和限制含磷洗涤剂的生产和使用。进入二十一世纪后，我国也 有许多省市颁布了禁止销售和使用含磷洗涤用品的有关规定。这些禁磷举措有力地促进了代 磷洗涤助剂的研发与生产。

目前，工业化的代磷洗涤助剂主要是4A沸石、五水偏硅酸钠和聚丙烯酸钠三种，其中 4A沸石属于铝盐(铝硅酸钠)，由于铝盐可导致植物、动物和人类慢性中毒，因此，大量使 用仍有后患，所以未来无磷洗涤剂的主要发展方向是偏硅酸钠和聚丙烯酸钠。

偏硅酸钠(主要是五水偏硅酸钠)生产工艺相对简单，产品成本低，且这种洗涤助剂具 有分散性能好，保持溶液碱性能力强，pH缓冲容量大，去污能力强等优点，在洗涤剂中的用 量逐年增长。其生产方法主要有三种：造粒法、水溶液结晶法和结晶粉碎法。这三种方法无 一例外地均采用工业硅酸钠和工业烧碱为原料，而其工业硅酸钠又都是采用高耗能的干法生 产的，具体做法是将磨好的石英砂和纯碱配好混匀入窑，在近1550℃的高温下熔融反应数小 时，然后将熔盐水淬，再将水淬后的物料研磨，稀释，澄清；然后再将澄清液加热，蒸发浓 缩成所需模数的工业硅酸钠。采用这种方法生产工业硅酸钠，工艺复杂，资源消耗大，能耗 高，而且污染严重，成本高，不适合当前发展低碳经济的要求，也无助于降低代磷洗涤助剂 的生产成本，促进无磷洗涤剂的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用廉价废弃物---粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法。该方法不 仅能在低温常压下制备出合格的五水偏硅酸钠产品，而且工艺流程简单，节能减排降耗优势 显著，产品成本低。

本发明利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法包括以下步骤：

a)将粉煤灰与25～40wt％的氢氧化钠溶液按照1～2∶1的液固比混合，于氢氧化钠溶液 沸点温度下碱解粉煤灰中的二氧化硅，使之生成硅酸钠进入溶液中，然后稀释过滤得到模数 为0.4～0.8的硅酸钠溶液；

b)取部分上述硅酸钠溶液，用二氧化碳气体碳分制备非晶水合二氧化硅，过滤分离，得 到碳酸钠溶液和非晶水合二氧化硅滤饼；

c)以a)中制得的硅酸钠溶液溶解b)得到的非晶水合二氧化硅滤饼，配制成SiO₂∶Na₂O ＝1∶0.8～1.2的结晶原液，过滤去除悬浮物，升温浓缩，并加入前次过滤分离得到的结晶循 环母液制成结晶液；

d)使结晶液降温结晶，至35℃进行固液分离，得到五水偏硅酸钠。

其中，用于碳分的二氧化碳气体可以是二氧化碳体积浓度≥10％的脱硫烟气。

上述方法中，步骤b)得到的碳酸钠溶液可以用石灰乳苛化后，补入浓苛性液碱或片碱 返回到碱解粉煤灰工序循环使用。步骤d)固液分离得到的滤液可以作为结晶循环母液，返 回去兑入浓缩的结晶原液中循环使用。

本发明的五水偏硅酸钠制备方法尤其适合于处理高铝粉煤灰，通过碱解粉煤灰中的二氧 化硅，提出粉煤灰中的硅元素，将其制成大宗工业化原料，即提升了经济效益，又富集了粉 煤灰中的铝，为后序提取氧化铝创造了条件。因此，本发明对高铝粉煤灰资源化利用将起到 重要的技术支撑作用，企业可获得显著的经济效益。

具体实施方式

取二氧化硅含量约50％、三氧化二铝含量约40％的干粉煤灰，与浓度为35％的氢氧化钠溶 液按液固比1.5∶1混合制浆，在120℃下搅拌反应20分钟，使粉煤灰中的绝大部分二氧化 硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠进入溶液。以下步洗涤滤饼收集的洗涤液适度稀释浆料，过滤 分离即得到模数为0.6的低模数硅酸钠溶液。

滤饼经二次逆流洗涤后，用作提取三氧化二铝的原料。洗涤液收集后作为稀释液，用于 稀释上述反应浆料。

取部分上述得到的硅酸钠溶液，向其中通入二氧化碳浓度17％的脱硫烟气，充分反应后 过滤分离碳分浆液，得到碳酸钠溶液和非晶水合二氧化硅滤饼。

碳酸钠溶液用石灰乳苛化后，再补入浓苛性液碱或片碱，配成35％的氢氧化钠溶液，泵 送至碱解粉煤灰工序循环使用。