[发明专利]利用脱硅碱液合成针状硅灰石粉体工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用脱硅碱液合成针状硅灰石粉体的工艺。

背景技术

在对非水溶性钾矿和高铝粉煤灰或高铝煤矸石资源进行工业化利用过程中，由富钾岩石或粉煤灰或煤矸石原料所得脱硅滤液，是其经预脱硅反应、过滤分离得到的滤液，其主要成分是Na₂SiO₃(K₂SiO₃)和NaOH(KOH)。为了实现碱的循环利用、提高工艺过程的经济效益，将脱硅滤液中的SiO₂与碱(Na₂O和K₂O)实现有效分离，并将其制成市场前景好的高附加值产品，是此类资源综合利用工艺技术的重要组成部分。

硅灰石是一种含钙的白色偏硅酸盐结晶粉体，形貌通常为针状、放射状或纤维状集合体。高纯、高长径比、高白度的纤维状硅灰石粉体经表面改性处理后，可以用作塑料、橡胶的填料和补强剂。由于天然硅灰石资源尤其是优质硅灰石矿不断被开采和消耗，同时现代工业发展对硅灰石粉体材料的质量要求越来越高，利用其他矿物原料人工合成高品质硅灰石粉体已经成为一种具有重要工业应用价值的矿物粉体制备技术。

在对非水溶性钾矿和高铝粉煤灰或高铝煤矸石资源进行工业化利用过程中，由富钾岩石或粉煤灰或煤矸石原料所得脱硅滤液，是其经预脱硅反应、过滤分离得到的滤液，其主要成分是Na₂SiO₃(K₂SiO₃)和NaOH(KOH)。其制备过程已在“富钾岩石预脱硅制备硅酸钾钠溶液的工艺(申请号：201010121250.2)”和“高铝煤矸石、粉煤灰碱溶脱硅制备水合铝硅酸钠的工艺(申请号：201010114787.6)”两项发明专利中有详细记述。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用富钾岩石或粉煤灰或煤矸石脱硅碱液制备针状硅灰石粉体的工艺。该方法采用消石灰沉淀脱硅碱液中的SiO₂，生成水化硅酸钙滤饼，经干燥、煅烧、粉碎、筛分制成针状硅灰石粉产品，含钾的混合碱液用于制取钾盐产品，纯氢氧化钠碱液直接送往前面的预脱硅工段循环利用。本发明为富钾岩石或粉煤灰或煤矸石中SiO₂组分的高效利用提供了一条新的技术途径。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案。

一种利用富钾岩石或粉煤灰或煤矸石脱硅碱液合成针状硅灰石粉体工艺，该方法包括下列步骤：

第一步骤，将脱硅碱液与氢氧化钙按脱硅碱液中的氧化硅与氢氧化钙的摩尔比为0.95～1.05混合，加入水在反应釜中180～280℃下恒温反应2～4小时，其中，水和脱硅碱液作为液体，与作为固体的氢氧化钙的液固质量比为5～8；

第二步骤，反应得到的料浆经过滤和洗涤后，将得到的滤液和洗涤液合并后，作为制取钾盐产品的原料，或返回步骤(1)中循环利用；

第三步骤，将过滤后的滤饼在干燥箱中干燥，得到水化硅酸钙粉体；

第四步骤，水化硅酸钙粉体经煅烧，粉碎，筛分得到针状硅灰石粉体。

其中，本发明所使用的脱硅碱液是通过富钾岩石预脱硅制备硅酸钾钠溶液的工艺(申请号：201010121250.2)制成的，脱硅碱液具体制备过程如下：是将富钾岩石破碎、匀化，制得碎矿石，将富钾岩石碎矿石和脱硅碱液一起磨制原矿浆，原矿浆在反应器中180℃～250℃下恒温1～4小时，反应得到预脱硅反应料浆经稀释、过滤、反向洗涤，所得滤液即脱硅碱液，作为合成针状硅灰石粉体的原料。本发明所使用的脱硅碱液还可以是通过高铝煤矸石、粉煤灰碱溶脱硅制备水合铝硅酸钠的工艺(申请号：201010114787.6)制成的，脱硅碱液具体制备过程如下：该工艺包括高铝煤矸石碱溶脱硅的工艺和高铝粉煤灰的碱溶脱硅工艺。高铝煤矸石经煅烧活化，然后用碱液浸出，固液分离，滤液为硅酸钠溶液；高铝粉煤灰无需煅烧活化工序，可直接碱溶脱硅，固液分离，滤液为硅酸钠溶液。两种方法所得硅酸钠滤液即为脱硅碱液，用作合成针状硅灰石粉体的原料。

在本发明的利用脱硅碱液合成针状硅灰石粉体的工艺中，在所述的第一步骤中，在反应釜中反应前期的20-30分钟的搅拌速率为60～200rpm，防止物料沉降，在搅拌20-30分钟后关闭搅拌，使之生成纤维状产物。

在本发明的利用脱硅碱液合成针状硅灰石粉体的工艺中，在所述的第一步骤中，使用的脱硅碱液为霓辉正长岩脱硅滤液，是氢氧化钾与氢氧化钠的混合碱液，经反应，过滤后得到的滤液和洗涤液是氢氧化钾与氢氧化钠的混合碱液，作为制取钾盐产品的原料。