[发明专利]硬硅钙石纤维材料的制备方法及制得的硬硅钙石纤维材料

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用的技术范围，特别涉及一种利用煤气化渣制备硬硅钙石纤维材料的方法及制得的硬硅钙石纤维材料。

背景技术

煤气化技术是清洁煤技术的核心内容之一，将煤进行不完全氧化以得到可供下游利用的可燃煤气化气(比如粗煤气)，近些年快速成为煤炭资源和能源利用的重要方向。近20年来，我国已经在陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯、山西长治等多地建设了一批煤化工企业，陆续投产，产量逐年增加，煤炭资源的洁净综合利用已经在我国形成一定规模。

在煤气化技术体系中，将煤中炭质部分大部分转变成气体的同时，原煤中伴生的无机矿物组分、加入的催化剂以及气化不彻底剩余的炭质均会以残渣(煤气化渣)形式被排出。因排出方式的不同，煤气化渣又分为粗渣及细渣，其中，所述粗渣是指经由煤气化炉的炉底排出的残渣，而细渣是指由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程中分离排出的残渣。煤气化残渣的产量随着煤化工产业的发展，增加很快，堆放时占用土地、污染环境，已经成为新的亟待解决的固体废弃物。

近几年，围绕煤化工渣的利用开始引起部分学者的关注。CN 201510148929.3公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒及其制方法和应用，介绍了利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒及其制法；CN 201510420421.4公开了一种用于生产过滤陶瓷的组合物以及过滤陶瓷及其制备方法和应用，介绍了利用气化渣为主要组分制备过滤陶瓷的方法；CN 201310207509.9公开了活化煤气化灰渣实现铝铁钙分离的方法，介绍了将煤气化渣干燥后，在700至1100℃下锻烧至75分钟后急冷得到活化料，再将活化料与盐酸溶液或硫酸溶液反应，实现铝、铁、钙组分分离，而且可以利用煤气化灰渣中残炭的热值；CN 201210511610.9公开了一种煤化工气化渣的处理方法，介绍了将煤泥和气化渣均匀混合后再加入白泥浆，采用高压泵管道输送技术，将混合物输送到数百米外的流化床锅炉炉内，通过流化床锅炉燃烧技术实现气化渣的再燃烧利用；神华宁夏煤业集团有限责任公司杨帅和石立军在2013年8月《煤化工》上发表文章，介绍了神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工产出的3种煤气化细渣中各种氧化物组分含量及烧失量，结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准，对煤气化细渣用于水泥、混凝土、建材及道路路基掺混料等进行了可行性分析，提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议；刘子梁等对气化渣国内外利用进行了总结，包括在污水处理、筑路、免烧砖、水泥和混凝土等中应用。从近几年的资料显示，人们已经认识到煤气化渣的危害，开始从不同角度系统研究其组成结构与特性，并开始重视其处置与利用问题。

人们在1866年发现了硬硅钙石天然矿物之后，通过对它的结构进行研究，于20世纪70年代利用动态水热法实现了人工合成。硬硅钙石纤维属于单斜晶系，a＝1.67nm，b＝0.73nm，c＝0.695nm，其化学式为6CaO·6SiO₂·H₂O，密度为2.79g/cm³，属于硅灰石类水化硅酸钙。硬硅钙石结晶可形成纤维状，在长度方向平行于b轴，没有层间水，仅有两个羟基与硅氧四面体的氧原子相连，体积稳定，在所有的水化硅酸钙矿物中硬硅钙石是结晶水含量最低，耐热性最好的一种矿物。硬硅钙石的分解温度为1050～1100℃，在此温度下硬硅钙石晶体失去两个羟基，并转化成硅灰石。这一变化不发生晶体的破坏和重整反应，或仅发生局部的、轻微的重整反应，故可保持原来的体积不变，这也是硬硅钙石晶体具有高耐热性的原因。近些年，围绕硬硅钙石的合成原料选择，前人已经针对化工原料、矿物原料开展过工作，近几年从固体废弃物利用出发，又针对粉煤灰、钙渣等取得研究成果。但是以煤气化泥渣为原料进行相应研究还未见报道。煤气化泥渣中含有活性极高的硅、铝、钙和炭质，具备在更温和条件下合成硬硅钙石优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤气化渣制备硬硅钙石纤维材料的方法及制得的硬硅钙石纤维材料，以实现煤气化渣的有效回收利用。

为实现上述目的的一个方面，本发明提供的一种煤气化渣制备硬硅钙石纤维材料的方法，采用如下技术方案：

一种利用煤气化渣制备硬硅钙石纤维材料的方法，所述煤气化渣包括煤气化粗渣和煤气化细渣，所述方法包括以下步骤：

a、取富硅复合料浆和/或粗渣粉碎料作为原料，与适量NaOH混合，通过调节水含量并搅拌均匀配置成Na/Si元素摩尔比为1.5～2.5、NaOH浓度为2.5～4mol/L的调节料浆；