[发明专利]粉煤灰提取玻璃微珠同时联产铝硅铁合金、白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明属于废弃资源循环利用技术领域，特别涉及一种粉煤灰提取玻璃微珠同时联产铝硅铁合金、白炭黑的方法。

背景技术

现代火力发电厂锅炉采用磨细煤粉作为燃料，当喷入炉膛中，就以细颗粒或团的形式进行燃烧，充分释放热能。燃烧后的灰渣根据原煤灰分含量不同，一般占原煤质量15%~40%，灰渣从排烟系统中用收尘设施收集下来的细粒灰尘为粉煤灰或飞灰，约占总灰渣70%~80%。粉煤灰是自然界不存在的由人工过程产生的粉状矿物质资源，其中含有硅、铝、铁、钙，还有少量的镁、钛、硫、钾、钠和磷，还有砷、镉、汞、铅和锌等多种微量元素。随着中国电力工业装机容量快速增加，全国粉煤灰排放量相应快速增加，粉煤灰的大量排放对生产及人们的生活环境造成了极大危害，侵占土地，污染土壤、污染水体、污染空气、影响人类健康等。处理工业生产所产生的大量粉煤灰，堆存放置是不可行的，将引起一系列的危害，要从根本上解决粉煤灰引起的污染问题，对粉煤灰进行合理的开发利用是唯一可行的有效途径。

粉煤灰中的玻璃微珠是一种宝贵的多功能颗粒材料，它是燃煤电厂排出的一种细小、轻质、表面光滑、中空的球型颗粒，其主要化学成分是硅、铝、铁的氧化物，占粉煤灰总量的30%~50%，是粉煤灰高级利用的重要产品。它具有质轻、粒径小、耐磨性强、抗压强度高、分散流动性好、反光、无毒等优良性能，可代替造价较高的人造空心微珠，广泛应用于建材、橡胶、塑料、化工、电子、航天等领域，具有良好的经济效益和社会效益。

铝硅铁合金作为复合脱氧剂，广泛应用于炼钢厂。铝硅铁合金的密度比纯铝大，容易进入钢水，内部烧损少，在炼钢过程中比使用纯铝做脱氧剂，铝的使用率提高一倍以上。目前它的生产方法有兑掺法和电热法两种，兑掺法是以铝锭、工业硅或硅铁为原料，经过重熔、按比例熔融混合制成的，成本高，能耗大。电热法为利用含铝硅酸盐矿物并加入钢屑或含铁矿在矿热炉中用还原剂直接冶炼制得。目前所用主要原料为铝土矿、高岭土、硅石等，我国铝土矿资源短缺，矿石资源紧缺不仅会增加生产成本，而且直接影响生产进行。电厂粉煤灰含有较高的氧化硅和氧化铝，可以进行铝硅铁合金的冶炼。

白炭黑即水合二氧化硅，化学式为SiO₂·nH₂O，它用途广泛，在橡胶、塑料、农药、油漆、制药、造纸、日用化学品等各个领域有着广泛的用途。白炭黑按生产方法可分为2大类，沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。粉煤灰是燃煤电厂排出的废弃物，每年电厂排放的粉煤灰高达上亿吨，处理和利用粉煤灰是一个重要的问题。粉煤灰中含有氧化铝、二氧化硅、氧化铁。在资源日益贫乏的今天，从粉煤灰中提取氧化硅是使粉煤灰变废为宝，综合利用的有效途径，具有很好的社会和经济效益。

我国能源结构主要以煤为主，采煤过程中形成的采空区，造成岩层破坏、岩层移动和地表沉陷，造成地面建筑物、道路、管路、水体及农田等的破坏，以致生态环境也受到很大影响。因此需要在采空区进行充填，充填材料一般是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰。本发明将最后分出的粉煤灰作为充填材料，进行采空区充填，实现粉煤灰综合利用，减少环境污染，提升人类生活环境，实现废弃资源“零排放”。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是一种粉煤灰提取玻璃微珠同时联产铝硅铁合金、白炭黑的方法，以实现粉煤灰废弃资源的综合利用，并实现零排放，解决节能和环保的问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种粉煤灰提取玻璃微珠同时联产铝硅铁合金、白炭黑的的方法，包括如下步骤：

1)将含铝、铁、硅矿物的电厂粉煤灰进行分选得到玻璃微珠、碳粉及余灰，将所得玻璃微珠进一步细分得到漂珠、磁珠及沉珠；

2)将步骤1)所得的漂珠或沉珠直接或通过偶联剂包覆处理后(以提高在热塑性塑料中的分散性)，作为高档填料添加到热塑性塑料中，生产改性制品，可根据产品的不同需求，进行选择应用;

3)将步骤1)所得的磁珠、碳粉及余灰，进行混合，加入粘土(粘结剂)和水，均匀混料，利用压球机对物料进行成球;

4)将步骤3)所得的球团进行干燥以去除其中的水分，干燥后在矿热炉内进行冶炼，将铁水进行冷却，得到铝硅铁合金;

5)将步骤1)所得的余灰，通过NaOH或Na₂CO₃溶液浸取后，在密闭反应器内加热，获得混合液，将混合液过滤，获得硅酸钠溶液，通入碳分CO₂，得到白炭黑(SiO₂);