[发明专利]一种利用粉煤灰制备拟薄水铝石的方法

说明书

 一、     技术领域：

本发明涉及的是固体废弃物资源化利用与材料化学制备技术领域，具体涉及的是一种利用粉煤灰制备拟薄水铝石的方法。

二、背景技术：

粉煤灰是燃煤电厂生产过程粉煤燃烧后产生的细粒分散状残余物。随着科技的不断发展，粉煤灰可作为建材原料和化工产品的原料，由于其来源广泛、价格低廉，在国际市场上逐渐受到人们的青睐。我国是最大的煤炭生产国和消费国，随着经济的飞速发展，其需求量不断增加，粉煤灰排放量也急剧增加。据统计，2010年我国粉煤灰排放量约为3.0亿吨，用于水泥生产、煤坑填充、土木工程和路面材料的部分不到1/2，剩余部分则就地堆积，占用大量土地，并导致严重的环境污染，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的负面影响。另一方面，我国是一个人均占有资源较低的国家，粉煤灰的资源化、高值化利用，已成为我国经济建设中一项重要内容。目前，我国对粉煤灰的利用仍处于较低水平，仍需大幅度开发和深入利用，尤其是利用其中的主要化学成分（Al₂O₃和SiO₂等），以高附加值产品为导向的开发应用是粉煤灰未来发展的一个重点方向，也是目前研究热点。因此，如何经济、高效地利用粉煤灰是我国“十二五”规划发展循环经济迫切需要解决的主要问题之一。

拟薄水铝石，分子式Al₂O₃·nH₂O(n=1)，可作为化工行业催化剂粘结剂或直接将其转化为γ—Al₂O₃作为石油化工催化剂载体使用。目前，关于制备拟薄水铝石的文献报道和专利技术大多采用的铝盐为原料，存在着原料成本高，用量大等问题。这在很大程度上增加了成本，阻碍了技术的进一步推广。因此，合成低价且性能优异的拟薄水铝石是解决这一问题的核心。

面对我国人均铝土矿资不足、拟薄水铝石原料成本高和粉煤灰利用不足的局面，提出以粉煤灰为原料，提取分离其主要成分（Al₂O₃）制取拟薄水铝石，提高粉煤灰的利用水平，实现粉煤灰的高值化利用，满足我国发展循环经济的要求，符合我国节能减排、资源综合利用的战略需求。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种利用粉煤灰制备拟薄水铝石的方法，它用于解决现有的制备拟薄水铝石方法中原料成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种利用粉煤灰制备拟薄水铝石的方法：

一、对粉煤灰进行预处理，包括研磨、高温除碳、水洗初步除杂；

二、采用Na₂CO₃为助剂，高温下粉煤灰与Na₂CO₃焙烧后，酸浸，过滤，得到富硅凝胶和粗AlCl₃溶液； 

三、将粗AlCl₃溶液的pH值调节至4—7，将生成的沉淀过滤、洗涤，然后继续滴加NaOH，溶解该沉淀，至pH大于9，过滤，得到纯化的偏铝酸钠溶液；

四、调节步骤三得到的纯化偏铝酸钠溶液的浓度为0.8mol/L—2.0mol/L，加入浓度为0.8mol/L—2.0mol/L的NaHCO₃溶液反应成胶，NaAlO₂与NaHCO₃体积比1—3，搅拌速度100r/min—300r/min，反应时间为2h—3h，反应温度为20℃—60℃，反应液的终点pH值为9—11；

五、由步骤四得到的生成物在50℃—100℃，pH值7—11条件下，老化10 h—30h后，过滤分离，得到滤饼和过滤液，滤液为Na₂CO₃溶液；

六、由步骤五得到的滤饼用去离子水作为洗液，洗涤；

七、由步骤六得到的滤饼放入干燥箱内干燥，得到拟薄水铝石成品。

上述方案中粉煤灰进行预处理的过程为，现场采集粉煤灰，研磨成细粉，过200目筛后，取100g细粉置于马弗炉内，在600℃—900℃温度下煅烧6h—10h后，在温度为20℃—80℃，转速100r/min—300r/min的条件下水洗1—3次，每次1h—4 h，然后将洗涤液与粉煤灰固液分离，分离后固体在120℃干燥5h备用。