[发明专利]一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及固体废弃物综合利用、耐火及填充材料的合成技术领域，具体涉及一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法。

背景技术

莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)为铝的铝氧酸盐矿物，是Al₂O₃-SiO₂体系在常压下唯一稳定存在的晶态化合物，具有耐火度高、抗热震性、抗化学侵蚀性、抗蠕变性能好、荷重软化温度高、体积稳定性好、电绝缘性强等优点，是理想的高级耐火材料，广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、化学、电力、国防、燃气和水泥等工业。

自然界中天然莫来石矿物很少，工业用莫来石主要为人工合成获得。现有技术中，合成莫来石的方法主要有电熔法和烧结法。电熔法是将混合后的原料在电弧中熔融而成，缺点是耗电量大、合成条件苛刻。烧结法按照所用原料性质不同可分为硅铝凝胶法和矿物相变法。其中硅铝凝胶法是分别采用无机和有机原料按照一定的化学组成制成硅铝胶体，然后在高温下焙烧而成。缺点是能耗较高，而且有机原料价格昂贵。矿物相变法是以高铝矾土、高岭土、叶腊石、焦宝石等天然矿物于窑中高温煅烧而成，该方法的缺点是除能耗高外，还由于其矿物组成与莫来石组成之间存在较大差异，造成莫来石转化率不高，浪费资源。也有技术采用粉煤灰掺入一定量铝矾土或工业级氧化铝经高温煅烧得到莫来石。该方法的缺点是掺入的原料中工业级氧化铝价格较高，同时铝矾土资源逐渐匮乏，受市场和政策影响较大。

硅酸钙从广义上讲是氧化钙与二氧化硅的水合物，分子式可以表示为CaO·mSiO₂·nH₂O，是一种新的硅酸盐产品，无毒无味。硅酸钙是替代钛白粉、锑白粉作为补强剂、增白剂、增稠剂的替代产品。除此之外，超细硅酸钙在涂料、油墨、日化、建材、装饰材料、蓄电池制造等各个行业均有广泛应用。特别在造纸工业中可用于轻量新闻纸及高档纸张的强化剂，今后我国的造纸工业将和国外一样，由生产酸性纸转向生产碱性纸，只适用于酸性纸的填料高岭土的使用会逐年递减，而硅酸钙能保证提高纸张质量，完全适合在碱性纸生产中作为纸浆坡料与纸板涂料而得到大的应用，是一个巨大的潜在市场。超细硅酸钙作为本发明方法联产的副产品，同传统方法相比，其生产成本与价格更低，具有极强的市场竞争力。

CN 101508438B公开了一种以高岭土为原料制备莫来石的方法，属无机非金属技术领域。其制备步骤是：先将高岭土煅烧成反应活性高的偏高岭石，煅烧产物经酸浸，使铝溶解于酸溶液中；按照莫来石的铝、硅比，从组分中分离出一部分硅；用氨水反应，使溶液中铝全部沉淀，将铝、硅沉淀一起过滤，洗涤数次，经去杂后在一定的温度下煅烧，得到超细莫来石。该发明以高岭土为原料制备莫来石，工艺操作比较复杂，且需要使用大量的高岭土资源。

CN 102092734A涉及一种制备硅酸钠液和莫来石耐火材料的方法，特别是涉及一种利用粉煤灰制备硅酸钠液和莫来石耐火材料的方法。该发明是以磁选除铁后的粉煤灰为原料，经高温高压NaOH碱溶脱硅得硅酸钠液和脱硅粉煤灰，水洗干燥后得低钠脱硅粉煤灰；干燥低钠脱钠粉煤灰与粉状铝源和高岭土粉加水混合，压制成型，高温隧道窑灼烧得耐火材料。该发明技术方案制备过程中需要高温高压条件，对工艺条件及设备的要求较高，在原料中添加粉状铝源和高岭土粉组分，增加了生产成本。

发明内容

针对上述方法的不足，本发明提供了一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法。它不仅原料来源广泛、生产成本低、能耗小，而且由高铝粉煤灰直接生产产品，在原料中无需添加任何含铝组分，同时可联产用作造纸填料的硅酸钙，能产生显著的经济与环境效益，不产生二次固体污染物。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法，包括以下步骤：

(1)将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液混合，进行脱硅反应；

(2)将步骤(1)反应后的料浆分离，分别得到固相脱硅粉煤灰和液相粉煤灰脱硅母液；

(3)将步骤(2)得到的固相脱硅粉煤灰依次进行水洗除碱、酸洗除杂、水洗除酸；

(4)将步骤(3)得到的脱硅粉煤灰干燥、焙烧得到莫来石；

(5)将步骤(2)得到的液相粉煤灰脱硅母液与石灰乳进行苛化反应得到料浆，进行分离后，固相产物经水洗、干燥后得到硅酸钙。