[发明专利]一种利用高铝粉煤灰制备方钠石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰的资源化利用方法，具体涉及一种利用高铝粉煤灰制备方钠石的方法。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂燃煤后产生的固体废弃物，主要化学成分是氧化铝和二氧化硅。由于特殊的地质背景，鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中富含一水软铝石和高岭石等矿物，其在燃烧后产生高铝粉煤灰，其中含有37-52％的A1₂O₃，35-52％的SiO₂，此外Fe、Ti、Ca、Mg等的氧化物总含量为8-12％，还含有微量的稀散及稀土金属，是一种非常宝贵的含铝资源。因此，对高铝粉煤灰进行资源化利用，对于保护生态环境以及节约资源具有重要意义。

目前，在利用高铝粉煤灰、煤矸石、霞石、钾长石等含铝原料提取氧化铝的预脱硅工序中会产出大量的中间产物脱硅碱液和脱硅粉煤灰，其中脱硅碱液主要为硅酸钠与氢氧化钠的混合物，而脱硅粉煤灰在经熟料焙烧和熟料溶出后还会产出大量的中间产物铝酸钠溶液，其主要为铝酸钠、碳酸钠和氢氧化钠的混合物。如何对这些中间产物进行高值化利用并减少含硅中间产品的二次污染，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种利用高铝粉煤灰制备方钠石的方法，其不仅实现了高铝粉煤灰的资源化利用，并且为生产高品质的方钠石奠定了基础。

本发明提供一种利用高铝粉煤灰制备方钠石的方法，包括如下步骤：

1)对高铝粉煤灰进行预脱硅处理，得到脱硅粉煤灰和脱硅碱液；

2)将脱硅粉煤灰与碳酸钠和石灰石混合，随后依次进行焙烧和溶出，得到铝酸钠溶液；

3)将脱硅碱液、铝酸钠溶液和氯化钠溶液混合均化，得到均化浆料；

4)对均化浆料进行晶化，并对晶化产物进行过滤、洗涤和干燥，得到方钠石。

本发明对所述高铝粉煤灰不作严格限制，例如可以为鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中所富含的一水软铝石、高岭石等矿物燃烧后所产生的粉煤灰。进一步地，所述高铝粉煤灰的组成可以为：Al₂O₃ 48-52％，SiO₂ 35-40％，Fe₂O₃ 1.5-2％，CaO 4.8-5％，TiO₂1.4-1.5％，Na₂O 0.1-0.2％。更进一步地，所述高铝粉煤灰的铝硅比(即氧化铝Al₂O₃与二氧化硅SiO₂的摩尔比)为1.09-1.32。

在本发明中，可以采用本领域常规方法对高铝粉煤灰进行预脱硅处理，例如采用碱液进行预脱硅处理。在一实施方式中，步骤1)可以包括：将高铝粉煤灰与质量含量为10-15％的氢氧化钠溶液混合，控制氢氧化钠与高铝粉煤灰的质量比为(0.3-0.7)：1，在90-130℃下预脱硅处理1-3h，随后液固分离，得到脱硅粉煤灰和脱硅碱液。

此外，还可以通过本领域的其它现有技术或常规方法得到所述脱硅碱液，例如可以利用CN101798095B所公开的通过对富钾岩石预脱硅制备硅酸钾钠溶液的工艺得到；也可以通过CN102249253B中所公开的利用作为硅质原料的粉煤灰或煤矸石与氢氧化钠溶液进行脱硅反应得到。

进一步地，所述脱硅碱液中二氧化硅的浓度为40-80g/L，氧化钠的浓度为50-120g/L，氧化铝的浓度小于5g/L，Na₂Oc的浓度小于17.1g/L；其中，所述Na₂O_c(C为碳酸根CO₃^2-的缩写)用来表征脱硅碱液中Na₂CO₃的含量，将溶液中Na₂CO₃的含量折合成Na₂O计算，例如某溶液碳酸钠的含量为Zg/l，用Na₂O_c来表示就是70.19(Z*62/106)g/L。

在本发明中，可以常用本领域常规方法进行所述焙烧和溶出，例如可以采用CN102249253A所公开的方法进行；其中，焙烧温度为1150-1300℃，焙烧时间10-60min；溶出温度为55-85℃，溶出时间为5-30min。

进一步地，所述铝酸钠溶液中氧化铝的浓度为80-130g/L，氧化钠的浓度为60-115g/L，二氧化硅的浓度为2-6g/L，碳酸钠的浓度为17-50g/L。