[发明专利]一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法

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、耐火材料的合成技术领域；具体地，涉及一种利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法。

背景技术

高铝粉煤灰是内蒙古中部、山西北部地区特色高铝煤炭燃烧发电后产生的固体废弃物。目前年产生量约3000万吨，但综合利用率不足20％，造成了严重的环境污染。另一方面，高铝粉煤灰潜在资源量大，其Al₂O₃含量>40％，主要以莫来石相稳定存在，可用于代替日益短缺的铝土矿制备莫来石耐火材料。

目前以粉煤灰合成莫来石的研究主要以提高铝硅比为目的。CN102092734A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石的方法，以粉煤灰、粉状铝源和高岭土为原料经过调配烧制得到莫来石。CN101643359A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石粉料的方法，将粉煤灰与铝矾土进行配料、煅烧制备莫来石。CN102765944A公开了一种利用粉煤灰制备莫来石的方法，将粉煤灰与氧化铝进行配料、煅烧，得到较高铝硅比的莫来石产品。总体上，现有研究均需额外添加铝土矿、工业氧化铝等高铝矿物，成本较高且杂质含量难以大幅度降低。基于此，本单位前期提出了稀酸活化、深度脱硅的技术思路，CN102583411A和CN102583409A公开了一种利用粉煤灰生产莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过预处理、脱硅、酸活化、二次脱硅、烧结等过程得到莫来石。与前期提出思路相比，该思路实现了不添加高铝矿物制备得到高品质莫来石的技术思路，氧化铝含量可以达到60％-70％，但铁钙等杂质尚未实现深度脱除，难以达到高端铝硅质耐火材料使用要求。

发明内容

针对上述研究现状，本发明进一步提出脱硅粉煤灰的两段酸处理过程，使得处理后高铝粉煤灰中氧化铝含量达65％，铁含量降至0.3％左右，钠含量降至0.1％以下，钙含量降至0.5％以下，实现杂质含量的有效控制和氧化铝含量的大幅度提升。进一步采用这种处理后的高铝粉煤灰，经过水洗、煅烧等过程合成高牌号的莫来石产品。

本发明要解决的技术问题主要是通过以下方案来实现的：

本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，包括以下步骤：

(1)将高铝粉煤灰与氢氧化钠稀碱溶液混合进行预脱硅处理，处理后进行过滤操作得到滤饼和滤液；

(2)将步骤(1)所生产的滤饼用稀盐酸进行脱硅活化处理，经过滤得到滤饼；

(3)将步骤(2)所生产的滤饼用浓盐酸进行酸处理除杂处理，经过滤得到二次酸处理滤饼；

(4)对步骤(3)所产生的二次酸处理滤饼进行水洗、过滤、焙烧，得到白度较好，铝硅比较高的产物莫来石产品。

根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，其中步骤(1)所述的稀碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾等，浓度在4.5-5.5mol/L；混合后料浆产物固含量在300g/L-400g/L，所述预脱硅的处理温度在80-100℃之间，处理时间为1.5-4.0h。所述稀碱溶液与高铝粉煤灰的液固比为1-5mL/g步骤(1)所涉及的过滤操作，使用本领域公知的过滤方法均可。

根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(2)中的酸可以为盐酸、硫酸、硝酸、草酸等中的一种或几种，氢离子浓度在0.5-1.5mol/L，液固比在8.0-12.0之间，反应温度在45-65℃，反应时间为20-60min。

根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(3)中的酸可以为盐酸、硫酸、硝酸、草酸等，氢离子浓度在5.0-7.0mol/L，液固比在3-5之间，反应温度在60-80℃之间，反应时间为0.5-1.5h。

根据本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的方法，步骤(4)水洗过程中，水与二次酸处理滤饼质量比在2-4之间，水洗温度为80-95℃之间，洗涤后的二次酸处理滤饼进窑焙烧前充分洗涤至PH在3.0以上，焙烧温度在800-1200℃。

与现有技术相比，本发明在前期一步浓酸处理工艺的基础上，针对铁钙等杂质深度脱除的需要，采用稀酸-浓酸二步工艺处理脱硅后粉煤灰，可在保证氧化铝含量提高的基础上实现杂质的大幅度降低。烧结后的莫来石产品中铁含量小于0.4％，钙含量小于0.5％，可作为原料用于高档耐火材料生产。

附图说明

图1为本发明的利用高铝粉煤灰两段酸处理制备莫来石的流程图。

具体实施方式