[发明专利]一种脱硅粉煤灰的制备方法和应用

说明书

本发明提供一种脱硅粉煤灰的制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：1)对高铝煤矸石进行球磨处理，得到高铝煤矸石粉末；2)对所述煤矸石粉末进行煅烧处理，得到高铝粉煤灰；3)将所述高铝粉煤灰与酸处理剂溶液混合进行酸处理，过滤、洗涤滤饼，得到酸处理粉煤灰；4)将所述酸处理粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅处理，过滤，洗涤滤饼，得到脱硅粉煤灰；其中，所述脱硅粉煤灰的铝硅比为3.2‑3.8。制备方法能够以煤矸石为原料制备得到铝硅比为3.2‑3.8的脱硅粉煤灰，并且制备工艺简单易操作，制备成本低。

技术领域

本发明涉及一种脱硅粉煤灰的制备方法和应用，属于高铝煤矸石资源化利用领域。

背景技术

煤矸石是在煤形成过程中与煤层伴生的一种含碳量较低，比煤坚硬的黑灰色岩石，其赋存夹杂在煤层中，在煤炭开采过程中作为一种固体废弃物排出。多年累积堆存的煤矸石占用大量土地，影响当地生态环境，如不加以利用对环境将造成长期的巨大损害。

随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物提取氧化铝越来越受到人们的重视。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，燃烧后所产生的粉煤灰中氧化铝含量高达50％左右，与中等品位铝土矿中氧化铝含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。据统计，内蒙古中西部地区高铝煤矸石的潜在储量高达180亿吨。因此综合开发利用这些高铝煤矸石资源中的铝硅元素，不仅可以保障我国铝工业的战略安全，还有利于当地的环境保护和发展具有重要战略意义的循环经济产业。

近几年来，我国各大院校和科研单位积极开展了高铝煤矸石资源化利用工艺的研究，主要是利用其高铝高硅的资源禀赋，用于提取氧化铝是其应用的重要方向，但是由于高铝煤矸石初始铝硅比较低，无法直接用于氧化铝生产，因此必须先进行预脱硅处理才能加以利用。现有的预脱硅处理技术，基本上均采用中压条件下直接加入碱液和高铝粉煤灰混合进行预脱硅，目前脱硅后粉煤灰铝硅比只能达到2.0左右，脱硅效率不高，对后续生产工艺技术指标影响较大，且存在一次投资高、能耗高等问题。因此，如何提高脱硅粉煤灰的铝硅比成为目前高铝煤矸石资源化利用中急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种脱硅粉煤灰的制备方法和应用，该制备方法能够以煤矸石为原料制备得到铝硅比为3.2-3.8的脱硅粉煤灰，并且制备工艺简单易操作，制备成本低。

本发明提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，包括如下步骤：

1)对高铝煤矸石进行球磨处理，得到高铝煤矸石粉末；

2)对所述煤矸石粉末进行煅烧处理，得到高铝粉煤灰；

3)将所述高铝粉煤灰与酸处理剂溶液混合进行酸处理，过滤、洗涤滤饼，得到酸处理粉煤灰；

4)将所述酸处理粉煤灰与氢氧化钠溶液混合进行预脱硅处理，过滤，洗涤滤饼，得到脱硅粉煤灰；

其中，所述脱硅粉煤灰的铝硅比为3.2-3.8。

本发明提供的制备方法以高铝煤矸石为原料，其中，高铝煤矸石是指氧化铝的质量含量大于40％的煤矸石。

高铝煤矸石中主要含有大量高岭土和一水软铝石矿，通过中温煅烧工艺能够将高岭土及一水软铝石转化为莫来石和刚玉相以及部分玻璃相，其中，玻璃相含有大量非晶态二氧化硅和少量非晶体氧化铝。在常规的预脱硅反应过程中，高铝粉煤灰中的结晶态的莫来石和刚玉相不与碱液发生反应，而高铝粉煤灰中的玻璃相中的非晶态二氧化硅和氧化铝同时被碱液浸出后会立即形成方钠石型铝酸酸盐，从而导致碱液脱除的液相硅重新进入固相，因此常规高铝粉煤灰预脱硅后的脱硅粉煤灰的铝硅比只能达到2.0-2.4左右。