[发明专利]一种粉煤灰或炉渣预脱硅的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种粉煤灰或炉渣的资源化利用方法，尤其涉及一种粉煤灰或炉渣预脱硅的方法。

【背景技术】

近年来，粉煤灰或炉渣因含有较高的氧化铝而有作为铝土矿资源的潜力而开始被广泛关注。但是因为粉煤灰中氧化硅的含量较高，与氧化铝的含量相当，且两者总和接近90％以上，铝硅比为1∶1左右，一般氧化铝工业对铝土矿的铝硅比要求远高于1，一般拜耳法要求Al/Si＞8，而碱石灰法处理低品味的铝土矿，其对铝土矿的一般要求Al/Si＞3以上，因此粉煤灰/炉渣中的氧化铝要作为铝土矿资源，采用现行氧化铝工业中的提取方法，提高其Al/Si比就至关重要，因此采用对粉煤灰/炉渣进行预脱硅，除去其中的部分氧化硅。

目前，从粉煤灰提取氧化铝的几种常用方法中，多对粉煤灰不做脱硅处理而直接提取氧化铝。与这些方法相比，从粉煤灰中提取氧化硅，通常有两种方法，一是用碳酸钠和粉煤灰混合后高温焙烧，然后用盐酸进行铝硅分离；二是用氢氧化钠溶液和粉煤灰直接反应进行铝硅的逐步分离。宁夏自治区建材研究院在90年前后展开了碱-石灰烧结法从粉煤灰中提氧化铝的研究，其特点之一就是先对粉煤灰进行脱硅处理之后再采用碱-石灰结法从中提取氧化铝。但该工艺存在预脱硅率较低，仅为24.3％，且对脱硅设备要求较高(要求预脱硅温度120-150℃)、脱硅液制备白炭黑过程中脱硅用碱液循环使用能耗太高等不利因素，所以该方法没能在工业上成功推广。

【发明内容】

鉴于此，本专利提出一种方法，本方法根据高铝粉煤灰中不含石英晶体以及玻璃相主要由非晶态SiO₂构成这两个特点，确定出了先将粉煤灰焙烧活化，然后用NaOH溶液在低温下提取非晶态氧化硅的工艺路线，能将粉煤灰或炉渣中的氧化硅脱除掉53.32％，其脱硅粉煤灰的氧化铝与氧化硅质量比达到2.14。从而提高粉煤灰以及炉渣的综合利用价值，为我国大量堆积的粉煤灰或炉渣生态化处理开辟新的道路，解决我国多年来不断累积的大量粉煤灰以及炉渣，变废为宝，实现社会效益，经济效益以及生态效益的共赢。

为达到上述目的，本发明提供一种粉煤灰或炉渣预脱硅的方法，其中包括如下步骤：

步骤A：将粉煤灰或炉渣焙烧活化；

步骤B：将活化后的粉煤灰或炉渣快速冷却到室温后，加入氢氧化钠溶液，配置为生料浆液；

步骤C：将生料浆液进行预脱硅；

步骤D：固液分离，固体为滤饼；滤饼用水洗涤后烘干，为精矿；

步骤E：将洗涤滤饼的滤液碳分；碳分后的滤液进行抽滤后，固液分离，液体为预脱硅母液，固体为滤饼；用水洗涤滤饼，洗涤滤饼后的滤液与预脱硅母液一起收集去苛化后直接用作预脱硅用碱液。

进一步，在步骤A中，所述焙烧活化的工艺条件为：温度为800℃～1000℃，恒温30～120分钟。

进一步，在步骤B中，所述氢氧化钠溶液的浓度和量为：浓度从80克/升～320克/升、每千克粉煤灰或炉渣所需加入的氢氧化钠溶液为3～8升。

进一步，在步骤C中，所述预脱硅的工艺条件为：在70～100℃下恒温预脱硅2～8个小时。

进一步，在步骤D中，所述用热水淋洗滤饼的工艺条件为：热水的温度为50～85℃，每千克干滤饼所用热水的体积为4～8升，分3～8次淋洗滤饼，从第二次淋洗滤饼开始，每次将后面一次洗涤滤饼后的滤液去作为下一轮前一次的洗涤用稀氢氧化钠溶液，以此类推。

进一步，在步骤E中，所述碳分的工艺条件为：将滤液在60～95℃恒温中碳分1～3小时，所用二氧化碳体积分数的浓度为30％～50％，碳分终点的PH值在7.5～10.5之间。

进一步，在步骤E中，所述用水洗涤滤饼的工艺条件为：热水的温度为50～85℃，每千克含水滤饼所用热水的体积为0.5～2升。

进一步，干粉煤灰或炉渣联产白炭黑的方法为，在步骤E中：

所述用水洗涤后的滤饼用1.5～3摩尔/升的硫酸或盐酸进行低温搅拌洗涤，除去滤饼中残存的碱以及其它可溶性铁等杂质，并将滤饼中残存的Na₂SiO₃完全转化为H₂SiO₄；

将酸洗后的滤饼用50～85℃的纯净水分3～6洗涤，每千克含水滤饼所用热水的体积为3～5升，的淋洗滤饼到最后滤液中检测不到氯离子以及钠离子；

将洗涤后的滤饼进行扩孔、脱水、烘干处理即为白炭黑成品。

本发明在以下方面进行了改进：