[发明专利]一种富硅固体废物的活化利用方法

说明书

一种富硅固体废物的活化利用方法，涉及纳米粉体制备。以富硅固体废物为原料，球磨成富硅粉体与氢氧化钠溶液混合，进行水热反应，反应后加水溶解，过滤出未溶固体产物，并获得过滤液，即碱解液；将步骤所得未溶固体产物加盐酸充分溶解，过滤，分离出未溶固体产物，获得过滤液，即酸解液；将酸解液加氢氧化钠调节pH值，混合后获得凝胶；将碱解液加盐酸调节pH值，混合后获得凝胶；将上述凝胶分别加水洗涤、干燥后获得不同成分的纳米固体粉末。合成过程中无需高能耗高温煅烧工序，也不用加入高成本的化工原料或高品位的天然矿产资源，原料成本低、生产能耗低、产品质量好。实现资源的可持续重复利用，并减少对环境的污染，变废为宝。

技术领域

本发明涉及纳米粉体制备，尤其是涉及采用软化学法制备纳米粉体，实现固体废物高附加值利用的一种富硅固体废物的活化利用方法。

背景技术

天然资源因其不可再生性，以及人类不断攫取和大量浪费，导致许多资源存在严重的短缺。只有实现资源的可重复使用，才能实现社会的长久可持续发展。

所谓固体废物是指因某些原因导致产品不再具有原有的产品自身价值，需进行废弃处理的物品，如废旧玻璃制品、破碎陶瓷、破碎花岗岩地板、花岗岩板材的边角废料和粉末，这些固体废弃物通常需要运往消纳场进行填埋处理，这种处理方式不仅造成资源的大量浪费，还造成环境污染、占用宝贵的土地资源。而这些固体废物通常主要以二氧化硅(SiO₂)和氧化铝(Al₂O₃)为主，同时含碱金属(如钾、钠)和碱土金属(如钙、镁)氧化物，并含少量过渡金属氧化物(如氧化铁等)，其所含的化学成分属于地壳中丰度最高的那些元素。因这些化学元素在地壳中丰度高、其利用价值远低于天然矿产的品位要求，通常不值得对其进行提纯分离处理。此外，这些固体废物中的化学成分含量复杂多变，给二次利用带来诸多实际问题。如花岗岩碎屑，其所含二氧化硅可高达60％～70％，貌似值得对其进行二氧化硅提纯处理，但天然海(河)砂二氧化硅含量高于98％的原料比比皆是。因此，如何利用这些富硅固体废物是目前亟待解决的难题。发明人在前期工作中，提出了利用水热活化天然高岭土用于合成沸石的方法(中国专利ZL201210570653.4,ZL201210568717.7,ZL201210568691.6,ZL201210572061.6,ZL201310726735.8)。该方法主要适用于软质粘土，且原料的矿物种类比较简单(主要以高岭石和石英为主，可含少量伊利石、钾钠长石和三水铝石等)、化学成分种类和含量在一定范围内变化。

本发明处理的对象为富硅固体废物，其复杂多变的矿物成分和化学组成对二次利用带来诸多挑战，以矿物成分为例，如耐火砖的矿物成分以莫来石为主，废旧玻璃则为非晶质矿物，不同矿物其物理化学性质差异巨大。本发明在原有专利的基础上进行改进，通过调节水热反应所加的氢氧化钠溶液浓度和含量及反应温度，顺序溶出富硅固体废物中的不同化学成分；通过氢氧化钠调节酸解液的pH值，获得不同化学成分的凝胶产品，进一步通过水洗、干燥得到纳米粉体，如白碳黑等。

发明内容

本发明的目的在于变废为宝，提供利用固体废物合成纳米粉体，可明显降低合成成本，提高产品品质，经济实用的一种富硅固体废物的活化利用方法。

本发明包括以下步骤：

(1)将富硅固体废物破碎并球磨至325目，得到富硅粉体；

(2)将上述富硅粉体与氢氧化钠溶液混合，进行水热反应，反应后加水溶解，过滤出未溶固体产物，并获得过滤液，即碱解液；

(3)将步骤(2)所得未溶固体产物加盐酸充分溶解；

(4)将步骤(3)所得的产物进行过滤，分离出未溶固体产物，获得过滤液，即酸解液；

(5)将步骤(4)所得酸解液加氢氧化钠调节pH值，混合后获得凝胶；

(6)将步骤(4)未溶固体产物，重复步骤(2)～(5)，依据酸碱溶解序列，分别获得不同化学成分的凝胶；