[发明专利]利用煤气化炉渣为铝源合成类水滑石材料的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成类水滑石材料的方法及装置，特别是一种利用煤气化炉渣为铝源合成类水滑石材料的方法及装置。

背景技术

煤气化炉渣是煤化工项目的主要固体废弃物，对其进行综合利用是整个煤化工项目实现循环经济的重要因素。气化炉渣的成分主要包括SiO₂、Al₂O₃、CaO和残碳等。

目前，煤气化炉渣利用方式还比较单一，主要用于建材、建工、道路及回填工程等掺混原料，附加值较低。因此煤化工行业也在积极探讨炉渣的多元化利用，例如用气化炉渣为原料生产高温陶瓷材料，然而将煤气化炉渣应用在合成类水滑石的工艺中还鲜有人研究。

类水滑石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物(LayeredDoubleHydroxides，简称LDHs)，是一种重要的无机功能材料。

其化学组成可以表示为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+[(A^n-)_x/n·mH₂O]^x-，其中M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等二价金属阳离子；M³⁺为A1³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等三价金属阳离子；A^n-为阴离子，如CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO)₂^2-等无机和有机离子以及络合离子。典型的镁铝类水滑石分子式为Mg₆A1₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，具有类似于水镁石[Mg(OH)₂]的正八面体结构。

类水滑石具有一系列的优异性能，如层板化学组成的可调控性、层间阴离子可交换性、记忆效应等，广泛应用于高分子复合材料、催化材料、环境治理等领域中，需求量也逐年增加。但是由于类水滑石化合物合成原料成本较高，目前仍无法实现大规模的廉价生产，直接影响其广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种原料易得、成本低廉、环境友好且适合大规模生产的利用煤气化炉渣为铝源合成类水滑石材料的方法及装置。

本发明的目的是这样实现的：类水滑石的制备方法：将气化炉渣置于干燥箱中干燥72h，再用磨煤机将其磨成<80目的粉末，再用马弗炉焙烧，对气化炉渣进行预处理，预处理过程有效的防止焙烧过程结焦；将烧过的气化炉渣和30％的硝酸于80℃下充分搅拌反应6h，反应混合物过滤后得到的滤液即合成类水滑石材料的铝源；将镁源加入滤液中，在恒定pH值9-10条件下与碱溶液进行双滴定共沉淀反应，其中的镁源为硝酸镁溶液；最后得泥浆合成物，经洗涤、过滤、干燥之后，即得类水滑石化合物。

反应中用1M的NaOH溶液控制反应pH值。

合成类水滑石的铝源来自煤气化炉渣，反应在恒温水浴中进行，并且在滴加过程中不断搅拌，控制水浴温度。

在反应器中的滴加过程应控制时间在1h以内。

晶化温度为70℃，并保持该温度晶化48h。

专用装置包括：磁力搅拌器和四口烧瓶，四口烧瓶置于磁力搅拌器上，四口烧瓶的一口放置pH计，一口插入机械搅拌棒，另外两口各连接恒压滴液漏斗。

有益效果，由于采用了上述方案，选用预处理过的煤气化炉渣为铝源，采用双滴定共沉淀法合成类水滑石，通过专用实验装置，可以时时控制反应过程中的pH值，大幅降低了生产成本，简化了生产工艺，充分实现固体废弃物的合理利用，减少了环境污染。根据本发明所合成的类水滑石具有完整的层状晶体结构、晶形单一、粒度均匀。达到了本发明的目的。

附图说明：