[发明专利]一种从粉煤灰中提取硅、钙用于制备补强剂的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及粉煤灰提取利用领域，尤其涉及一种从粉煤灰中提取硅、钙用于制备补强剂的方法。

背景技术

我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3％，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成了巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染与资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉、兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是要着重资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，要表现为:粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用，发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。

我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、K₂O、Na₂O、SO₃、MnO₂等，此外还有P₂O₅等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，页岩；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。

粉煤灰的元素组成(质量分数)为:O 47.83％，Si 11.48％～31.14％，Al 6.40％～22.91％，Fe 1.90％～18.51％，Ca 0.30％～25.10％，K 0.22％～3.10％，Mg 0.05％～1.92％，Ti 0.40％～1.80％，S 0.03％～4.75％，Na 0.05％～1.40％，P 0.00％～0.90％，Cl 0.00％～0.12％，其他0.50％～29.12％。

由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体化学成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。其主要化学组成见下表。

我国电厂粉煤灰化学组成％相关信息

粉煤灰的活性主要来自活性SiO₂(玻璃体SiO₂)和活性Al₂O₃(玻璃体Al₂O₃)在一定碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO₂、活性Al₂O₃和f-CaO(游离氧化钙)都是活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO₄ )的形式存在，它对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉煤灰中的钙含量在3％左右，它对胶凝体的形成是有利的。国外把CaO含量超过10％的粉煤灰称为C类灰，而低与10％的粉煤灰称为F类灰。C类灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，F类灰常作混凝土掺和料，它比C类灰使用时的水化热要低。

粉煤灰中少量的MgO、Na₂O、K₂O等生成较多玻璃体，在水化反应中会促进碱硅反应。但MgO含量过高时，对安定性带来不利影响。

粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一种惰性物质不仅对粉煤灰的活性有害，而且对粉煤灰的压实也不利。过量的Fe₂O₃对粉煤灰的活性也不利。