[发明专利]一种以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬硅钙石的生产方法，特别涉及以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法。

背景技术

硬硅钙石(Xonotlite)是硅酸钙绝热材料的主要成分之一，其组成为6CaO·6SiO₂·H₂0，其结晶水在所有硅酸钙水合物中是最少的。硬硅钙石材料与其他无机绝热材料相比，具有很多优良的性能

目前工业上使用的硬硅钙石制品都是由石英砂、硅藻土碱熔融生产的工业水玻璃作为硅质原料；以电石渣等作为钙质原料经动态水热合成反应得到。在这种原料和工艺条件下，水热温度要达到220℃以上，反应温度一般大于15小时，反应时间较长，且水热合成得到的硬硅钙石晶体一般呈纤维状并相互缠绕、交织成直径约为十几至几十微米的球形粒子，也就是硬硅钙石球形粒子。而优良的硬硅钙石材料应该成为纤维状的晶体呈散状分布，纤维状的晶体即硬硅钙石的晶须，其具有长径比大、较大的比表面积、极大的表面积体积比和力学强度。硬硅钙石晶须晶体为单晶结构，还具有高强度、高韧性的特点。这一类的硬硅钙石晶须具有重要的应用价值。

粉煤灰是火力电厂的主要废弃物，其排放量逐年增大，因其侵占大量土地、影响储灰场周围的空气质量和农业生产，从而严重危害环境。以粉煤灰为原料生产类似九水偏硅酸钠等高附加值、环境友好型产品为导向的开发应用是粉煤灰未来发展的终极目标。现阶段利用粉煤灰生产白炭黑、氧化铝已逐渐走向工业化道路，而利用粉煤灰生产硬硅钙石工艺技术还处在工业的摸索阶段。

目前国内常规方法生产硬硅钙石存在以下两个技术问题：

1、硬硅钙石的常规生产过程中，硅质原料使用硅藻土或石英砂和碱在熔融条件下生成工业水玻璃，该方法大量使用氢氧化钠，能耗巨大，且硅酸钠溶液中残留碱浓度过高，影响硬硅钙石的合成，常规工艺则需要通过稀释或者水洗等方式控制碱浓度，这样不仅消耗大量水分和能量，同时提高了反应的水固比，降低了生产效率增加了反应能耗；

2、传统工艺使用硅藻土或石英砂和碱在熔融条件下生成工业水玻璃作为硅质原料，在原料的制备过程中，需要使用大量石英砂、硅藻土等矿石与纯碱(或土碱)在熔化窑炉中共熔，然后冷却粉碎溶解后制得，这样使得硅质原料的选择不仅具有局限性、而且生产过程能耗很大，同时需要开采石英和硅藻土等大量不可再生的矿产资源，破坏生态平衡。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法所得硬硅钙石晶须电镜图片；

图2为本发明实施例2提供的以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法所得硬硅钙石晶须电镜图片；

图3为本发明实施例3提供的以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法所得硬硅钙石晶须电镜图片；

图4为本发明实施例4提供的以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法得硬硅钙石晶须电镜图片；

图5为标准硬硅钙石晶须XRD谱图以及实例1-5所得产品硬硅钙石晶须所对应的XRD谱图。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法，解决了现有技术生产硬硅钙石存在的大量使用氢氧化钠的问题。

同时，本发明还解决了现有技术生产硬硅钙石存在的大量使用石英砂、硅藻土等矿石的问题。

为了解决上述传统生产工艺存在的技术问题，本发明提供的以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法，生产工艺包括以下步骤：

制备精制脱硅液：将粉煤灰加入到14%～20%的氢氧化钠溶液中形成浆液，控制氢氧化钠和粉煤灰干基的质量比为0.45～0.7:1，温度为100～140℃，在此条件下脱硅1～3h，反应结束后对脱硅浆液进行固液分离，并将脱硅滤液经过叶滤机精滤，固体作为生产氧化铝的原料，液体即为精制脱硅液。

制备精制石灰乳：将采石场得到的石灰石经过破碎、洗石、分级后，控制尺寸为75～150mm，在立窑中使用20～40mm无烟煤进行煅烧，得到的石灰过筛去掉煤渣（灰）和小粒石灰及石灰粉尘后，破碎为10～30mm后，与温度为55～65℃的温水按照石灰：水=1:4～1:6混合进行消化，消化完成后使用热水进行稀释，然后经过三级筛和旋液分离器后得到精制石灰乳液。