[发明专利]一种利用粉煤灰同步制备氮化硅和铝铁钙基絮凝剂的方法及产品

说明书

本发明公开了一种利用粉煤灰同步制备氮化硅和铝铁钙基絮凝剂的方法及其产品，该制备方法是粉煤灰为主要原料，通过加入盐酸和氢氧化钠，并经低温等离子体放电处置，低温等离子作用气氛为甲烷和氮气，同步制备氮化硅与铝铁钙基絮凝剂，制备过程简单。本方法制备的氮化硅最高纯度为96％，制备的铝铁钙基絮凝剂最高可去除印染废液中93％COD。

技术领域

本发明涉及一种利用粉煤灰同步制备氮化硅和铝铁钙基絮凝剂的方法及产品，属于粉煤灰资源化利用领域。

背景技术

利用煤燃烧发电过程中从除尘设备捕集下来的烟气中的细灰为粉煤灰。随着我国电力需求不断增加，粉煤灰排放量也逐年递增，到2024年预计将达到9.25亿吨。粉煤灰易与钙基材料或其他碱性金属氧化物发生水化反应生成具有胶凝特性的材料。因此，当前粉煤灰的资源化主要体现在建材领域。虽然目前我国粉煤灰的利用率有所提高，但在总利用率与利用途径方面仍然落后于发达国家。目前我国未被利用而闲置堆放的粉煤灰超过1亿吨，因此，迫切需要开发粉煤灰新的利用途径。

利用氮化硅粉末制备的氮化硅陶瓷因具有显著的抗侵蚀性能、抗热震性能及高温力学性能在越来越多的领域得到应用。氮化硅陶瓷的性能取决于氮化硅粉体的特性。在制备氮化硅陶瓷时对氮化硅粉体原料的纯度要求较高。若原料中杂质含量较高会使得氮化硅制品的力学性能大幅降低。当前，氮化硅粉体的制备方法主要包括固相反应法、液相反应法和气相反应法三种。使用这三种方法制备氮化硅，需要纯度较高的硅粉、二氧化硅或硅溶胶作为硅基原料，而无法以成分较为复杂的工业固体废弃物作为原料制备。

因此研发一种利用粉煤灰制备氮化硅的方法不仅可以拓展粉煤灰资源化利用新途径，而且还可以完善氮化硅制备技术。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种利用粉煤灰同步制备氮化硅和铝铁钙基絮凝剂的方法，本发明的第二目的是根据该方法制备得到的产品氮化硅和铝铁钙基絮凝剂。

技术方案：本发明所述一种利用粉煤灰同步制备氮化硅和铝铁钙基絮凝剂的方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰研磨，得到粉煤灰细粉；

(2)对粉煤灰细粉进行低温等离子体放电，得到硅钝化粉煤灰；

(3)将盐酸水溶液和硅钝化粉煤灰混合，搅拌，过滤，得到的固体部分为氮化硅泥，液体部分为含铝铁钙水溶液；

(4)将氮化硅泥烘干，得到氮化硅；

(5)向铝铁钙水溶液中加入氢氧化钠，混合，搅拌，静置，得到聚合氯化铝铁钙絮凝浆；

(6)将聚合氯化铝铁钙絮凝浆烘干，研磨，得到铝铁钙基絮凝剂。

进一步地，步骤(1)中，所述研磨时间为2～12h。

进一步地，步骤(2)中，所述低温等离子体放电时间为0.5～4.5h，所述的低温等离子体放电功率为500kW～5MW，所述的低温等离子体放电作用气体为氮气和甲烷混合气体，其中，甲烷和氮气体积比为2.5～17.5:100。

进一步地，步骤(3)中，所述盐酸水溶液浓度为0.5～2.5M，所述盐酸水溶液与硅钝化粉煤灰液固比为0.5～2.5:1mL:g，所述搅拌时间为0.5～3.5h。

进一步地，步骤(4)中，所述烘干温度为50～250℃。

进一步地，步骤(5)中，所述氢氧化钠与铝铁钙水溶液固液比为0.5～4.5:100g:mL，所述静置时间为12～48h，所述聚合氯化铝铁钙絮凝浆pH为4～8。

进一步地，步骤(6)中，所述研磨时间为1～6h。

本发明所述的方法制备得到的产品氮化硅及铝铁钙基絮凝剂。