[发明专利]具有多级孔分布的钙镁硅功能材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了具有多级孔分布的钙镁硅功能材料及其制备方法和用途，其制备方法包括以下步骤：(1)碱溶反应制备NaO·xSiO₂溶液；(2)水热反应制备xCaO·yMgO·zSiO₂悬浮液；(3)抽滤、洗涤、干燥后获得钙镁硅功能材料；以及用上述方法制备的具有多级孔分布的钙镁硅功能材料；以及该材料作为枸溶性钙镁硅肥的用途和作为吸附材料的用途。本发明具有多级孔分布的钙镁硅功能材料，具有多级孔分布；孔隙丰富、发达，比表面积大，表面电荷丰富，具有高的阳离子交换容量和吸附容量。

技术领域：

本发明涉及钙镁硅功能材料及其制备方法和用途，特别是涉及具有多级孔分布的钙镁硅功能材料及其制备方法和用途。

背景技术：

工业生产过程中产生了大量的富硅固体废弃物如：粉煤灰是燃煤锅炉中煤燃烧后所剩余的固体残渣，主要来自于燃煤电厂的副产物，每燃烧1吨煤，将会产生230kg的粉煤灰；微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO₂和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成，它是大工业冶炼中的副产物；煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤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。

粉煤灰、微硅粉、煤矸石等富硅固体废弃物的大量堆积，不仅占用大量的土地资源，还对空气、水、土壤造成严重的污染。传统处理上述固体废弃物的方式是采用填埋的方式，但无法从根本上解决其对环境所造成的污染。近年来，以上固体废弃物已经在建筑、建材方面得到了应用，但由于采用的技术相对落后，因而这种处理方式属于粗放式的利用。

发明内容：

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种将富硅固体废弃物作为原料、成本低、来源广泛，同时制备方法简单，即可作为肥料使用又可作为吸附材料使用的具有多级孔分布的钙镁硅功能材料及其制备方法和用途。

本发明一方面提供一种具有多级孔分布的钙镁硅功能材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)碱溶反应制备NaO·xSiO₂溶液：将富硅固体废弃物、氢氧化钠和水混合，发生碱溶反应，获得NaO·xSiO₂溶液；

(2)水热反应制备xCaO·yMgO·zSiO₂悬浮液：在所述NaO·xSiO₂溶液中加入石灰悬浮液和MgO悬浮液混合，发生水热反应，获得xCaO·yMgO·z SiO₂悬浮液；

(3)抽滤、洗涤、干燥后获得钙镁硅功能材料：将所述xCaO·yMgO·zSiO₂悬浮液抽滤、洗涤、干燥后获得钙镁硅功能材料。

进一步，所述步骤(1)中，所述富硅固体废弃物与氢氧化钠的质量比为1：0.5～1：1.5；总固体与水的质量比为1:5～1:10。

进一步，所述富硅固体废弃物中SiO₂含量为35～70wt％。

进一步，所述富硅固体废弃物为粉煤灰、微硅粉、煤矸石和硅藻土中的任意一种或几种的组合。

进一步，所述步骤(2)中，所述石灰悬浮液与所述NaO·xSiO₂溶液按Ca/Si摩尔比为0.5～2.0比例混合；所述MgO悬浮液与所述NaO·xSiO₂溶液按Mg/Si摩尔比为0.5～2.0比例混合；固液比为1:20～1:40。

进一步，所述步骤(1)中，碱溶反应温度为90～120℃，反应时间为3～6h。

进一步，所述步骤(2)中，水热反应温度为150～190℃，反应时间为4～7h。