[发明专利]酸法提铝后的粉煤灰弃渣改性制备橡胶填料的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种粉煤灰的综合利用，尤其是高铝粉煤灰酸法提取氧化铝之后的弃渣制备橡胶填料的方法。

背景技术：

我国是以煤为主要能源的国家，电力的76％是由煤炭产生的，每年用煤超过4亿多吨，占全国原煤产量的1/3，燃煤产生的粉煤灰总堆存量已超过10亿吨，而且还在以每年上亿吨的速度增加，成为世界上最大的排灰国。因此，粉煤灰综合利用，不仅是关系到我国电力工业及相关工业可持续发展所面临的亟待解决的大问题，而且对保护土地资源、减少和消除污染，实现循环经济具有重要意义。目前我国粉煤灰的利用方向是制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品为主。近些年，人们发现部分产区粉煤灰中氧化铝含量较高，完全可以成为新的铝矿资源加以利用，由此，关于从粉煤灰中提取氧化铝的研究与生产已经倍受关注。

目前从粉煤灰中提取氧化铝的工艺，主要分为酸法和碱法两大类，通过酸或碱等特定条件下活化分解粉煤灰，使硅铝得以分离。酸法提铝过程中，各种金属阳离子与铝一同进入酸液，分离后的渣是以非晶态二氧化硅为主的微细粉末，并含有部分未燃碳。以往对于渣的研究仅考虑了其中占主要成分的非晶态二氧化硅，将其作为白炭黑、建材、高硅质原料等，没有考虑其中约占20％未燃碳的利用。以往未燃碳均采用燃烧方法去除，燃烧过程产生大量二氧化碳，污染环境并造成资源浪费。本发明提出一种对粉煤灰提铝后的渣经表面改性，直接作为橡胶填料的方法。该方法利用酸溶渣中非晶态二氧化硅以及伴生的未燃碳，获得与高分子材料相容性好、成本低廉、生产方法简单的新途径，为实现粉煤灰资源高效利用拓展新空间。

以往涉及采用固体废弃物制备白炭黑的方法很多，而采用酸溶渣直接进行改性利用并保留其未燃碳的还未见报道。

以往关于利用固体伴生有机物进行碳化处理，与非晶态二氧化硅共同作为橡胶填料的仅有：

CN101747541A公开了一种《硅藻土粉体表面碳化改性方法》。将含有有机质的硅藻土粉碎至＜200目，放入高温炉中焙烧，隔绝空气保温，随炉冷却制成碳化硅藻土；该发明采用直接碳化法制取硅藻土表面均匀包覆无定型碳或多孔碳的碳化改性硅藻土方法，该碳化改性硅藻土充分利用了硅藻土中残余的有机物残体，使其变废为宝，并兼有硅藻土粉体表面的碳化均匀、包覆牢固、与有机物相容性好，性能稳定，工艺简单，成本低廉。

CN102504368A公开了一种《用油页岩灰渣改性橡胶及其方法》。将提油后的油页岩灰渣粉碎至＜300目；放入高温炉中焙烧，隔绝空气保温，随炉冷却制成碳化油页岩灰渣；将碳化油页岩灰渣、生胶、炭黑、硬脂酸、氧化锌、硫粉和硫化促进剂装入混炼机中；在一定温度条件下混炼；冷却后在平板硫化仪中成型。该发明充分利用了油页岩灰渣中残余的有机物残体，使其变废为宝，消除了油页岩灰渣露天堆放的环境污染，且碳化油页岩灰渣粉体表面碳化均匀、包覆牢固、与有机物相容性好，性能稳定，工艺简单，成本低廉。

上述方法均针对天然产出的含有机物的矿物经碳化处理获得无机矿物与无定形碳的复合体用于改性橡胶填料。

CN101844770A公开了《一种利用粉煤灰提铝残渣制备白炭黑的方法》。该方法将粉煤灰提铝后的渣与碳酸钠混合烧结，酸溶陈化，过滤洗涤，干燥脱水，即得白炭黑。所得白炭黑中SiO₂的含量大于90wt％，BET比表面积大于200m2/g，吸油值大于3.0ml/g。

CN101348578公开了一种《改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法》。该方法以粉煤灰为原料，通过对其表面进行腐蚀和化学改性、处理，能够取代轻质碳酸钙充填在橡胶和塑料制品中的改性粉煤灰微珠橡塑填料的制备方法。其技术要点是：用氢氟酸作为腐蚀剂对粉煤灰表面进行腐蚀处理后，形成新的表面和活性点；再经活化剂活化，纳米改性，偶联剂接枝疏水性处理等，获得粉煤灰微珠橡塑填料。

CN102532955A公开了一种《一种纳米碳酸钙包覆粉煤灰超细粉的制备方法》。该发明以废弃的粉煤灰为原料，通过超细粉碎、活化，再对其表面用纳米碳酸钙进行包覆和化学改性、偶联处理，得到能够替代轻质碳酸钙充填在橡胶和塑料制品中的纳米碳酸钙包覆粉煤灰超细粉产品。其各项指标均优于轻质碳酸钙：补强性能好，耐老化，耐腐蚀，与聚合物基体的相容性好。

上述方法是针对粉煤灰或提铝酸渣经过碱溶或酸溶进一步化学处理，再经过表面包覆后获得白炭黑或改性填料，工艺较复杂，上述的现有技术均没有考虑到灰渣中未燃碳的利用。