[发明专利]以煤系高岭土加工后产生的二氧化硅废渣为原料制备高温二氧化碳吸附剂的方法

说明书

本发明涉及一种以煤系高岭土加工后产生的二氧化硅废渣为原料制备高温二氧化碳吸附剂的方法；将煤系高岭土破碎、过筛，置于马弗炉中，升温至650‑850℃，得到偏高岭土；将偏高岭土与盐酸溶液混合，在60‑95℃搅拌处理脱除其中大部分的铝；将经酸处理后得到的二氧化硅用水反复洗涤，洗涤至检测没有氯离子为止，再经干燥，得到二氧化硅；二氧化硅与碳酸锂充分研磨混合，在马弗炉中，升温至650‑950℃，恒温4‑8小时，得到在高温吸附二氧化碳的吸附剂。本发明以煤系高岭土加工后产生的SiO₂工业废渣为原料，SiO₂物料是零成本，吸附剂制备成本低，而且有较好的CO₂吸附能力，每克吸附剂吸附量可达270mg以上。

技术领域

本发明涉及了一种以煤系高岭土加工后所得的工业废二氧化硅(SiO₂)为硅源，制备二氧化碳吸附剂，属于节能减排及环保领域。拓展了煤系高岭土新用途，消除了SiO₂废渣污染。

背景技术

二氧化碳是主要的温室效应气体之一，主要来自石油、煤炭、天然气等化石燃料的燃烧。虽然全世界都在寻找能够替代化石燃料的新能源(如太阳能、风能)，但在很多领域化石燃料仍然不可替代，21世纪化石燃料仍然是全球主要的能源。开发吸附化石燃料燃烧产生的CO₂吸附剂，进行封存或利用，避免其排放到大气中是解决温室效应的主要方法之一。

目前，化学法是捕集CO₂的主要方法，固体吸附剂的研究极为普遍。其中，锂基吸收剂被视为一种比较有前途的高效的环境友好型吸附剂。据报道，硅酸锂对CO₂有较强的吸收能力，制备方法简单，以SiO₂和碳酸锂为原料采用高温煅烧即可合成硅酸锂。

我国有极为丰富的煤系高岭土资源，可用于合成沸石分子筛，制作陶瓷、耐火材料等。优质的煤系高岭土还可作为添加剂用于制造多孔泡沫材料、化妆品及高档填充料等。另外，高岭土的主要成分是硅和铝，其中的铝常被用于生产铝盐，进一步深加工还可生产氧化铝、纳米级α-氧化铝等高附加值产品。生产铝盐过程中溶出的残渣主要是SiO₂。SiO₂残渣有可能作为废渣直接被抛弃掉，既占据土地资源，又严重污染土壤。SiO₂残渣或者用于建筑材料，但附加值低，同时仍存在污染隐患。SiO₂残渣可以用来制备水玻璃、白炭黑等产品，但需要经过碱溶、过滤、酸析、再过滤洗涤、干燥等一系列的操作过程，工艺繁琐。本发明利用SiO₂残渣与碳酸锂混合，直接煅烧即可得到高温吸附CO₂的硅酸锂吸附剂，工艺简单，操作方便。

本发明采用煤系高岭土，参照工业合成铝盐等化工产品时从煤系高岭土中提取铝组分的操作，利用酸溶去除其中大部分的铝得到SiO₂废渣，将其作为硅源制备Li₄SiO₄材料，考察其在高温下对CO₂的吸附性能。将SiO₂废渣再利用，低成本生产Li₄SiO₄材料的同时，还可以达到充分利用煤系高岭土资源、避免土地污染的危害、延伸了产业链、提高企业承担环保责任积极性的多种目的。

为进一步拓展煤系高岭土资源的应用领域，减少CO₂排放，缓解大气的温室效应，本发明利用煤系高岭土加工后所得的废渣SiO₂为硅源，制备了可在高温下吸收CO₂的吸附剂，不仅可以消除SiO₂废渣造成的污染，还拓展了煤系高岭土新的应用领域及方向。

发明内容