[发明专利]一种利用普通循环流化床粉煤灰制备水玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水玻璃的制备方法，具体讲涉及一种利用普通循环流化床粉煤灰 制备水玻璃的方法。

背景技术

燃煤发电是世界各国普遍采用的电力生产方式之一，燃煤产生的大量粉煤灰的有 效利用已成为世界性课题。目前，我国超过70％的电力是由燃煤发电产生的，全国煤 炭的产量大约30％用于发电，由此产生的粉煤灰如果利用量不足，不仅占据大量土地， 造成严重的环境污染，也是一种资源的浪费。

流化床粉煤灰由于其低温循环烧结的特点，循环流化床灰无法形成玻璃相而导致 活性相对较低，加之流化床灰在烧结过程中，添加有过量的石灰，对其本身的凝胶时 间和强度产生较大的影响，使流化床粉煤灰活性较低，水化后无法凝固成具有一定强 度，不能像常规锅炉灰一样用于铺路、建筑、固井等领域。所以流化床粉煤灰只能使 用掩埋的方式处理，埋下环境不利影响的祸根。故如何有效处理循环流化床粉煤灰成 为迫在眉睫的问题。

从另一角度讲，粉煤灰中富含多种氧化物，如Al₂O₃，SiO₂，Fe₂O₃，FeO，CaO， MgO，SO₃，Na₂O，K₂O等，此外还含有少量的稀土元素。将这些氧化物从粉煤灰中 分离提取出来并制备得到相应的高附加值的产品，不仅能够产生较高的社会经济利用 价值，也可缓解粉煤灰对环境的危害。

硅酸钠的水溶液通称水玻璃，水玻璃是一种用途比较广泛的无机化工产品。水玻 璃的生产方法分干法(固相法)和湿法(液相法)两种。干法生产是将石英砂和纯碱 按一定比例混合后在反射炉中加热到1400℃左右，生成熔融状硅酸钠，其特点是可 根据不同的模数要求来制备水玻璃，但是耗能较大；湿法生产是将烧碱水溶液和石英 粉在高压釜内共热直接生成水玻璃，经过滤浓缩得成品水玻璃，其耗能虽低于干法， 但是石英粉中的晶体状态的SiO₂溶解率低、碱耗高。

为充分利用资源、降低生产成本，许多研究正在开发不同的硅源来制备水玻璃的 新技术。此外，粉煤灰中二氧化硅的含量较高，其在粉煤灰中含量在34％～65％之间， 提取粉煤灰中的二氧化硅制备水玻璃，有效的提高了粉煤灰的综合利用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种在低温条件下焙烧并能高效利用普通循环流化床粉煤 灰中的SiO₂制备水玻璃的方法。

本发明提供的技术方案包括利用硫酸与粉煤灰低温焙烧条件下反应，使粉煤灰中 大部分的Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO溶出，再利用苛性碱溶液高温水热提取酸浸渣中的SiO₂来制备水玻璃，本发明提供的技术方案制作工艺简单、降低生产成本、充分利用了粉 煤灰的资源，适合大规模生产。

实现本发明目的技术方案如下：

一种利用普通循环流化床粉煤灰制备水玻璃的方法，制备方法包括如下步骤：

1)磁选分离：此过程为了磁选分离粉煤灰中的磁珠；

2)机械粉磨：粉磨粉煤灰，提高其细度和比表面积；

3)酸浸分离：将经磁选、粉磨后的粉煤灰与浓度为80％～98％的硫酸混合，控 制粉煤灰与硫酸的固液比为2：1～1：1，加热反应4～6h，反应温度为150℃～220℃；

4)固液分离：酸浸分离反应结束冷却至室温后，按照粉煤灰与水的固液比为1： 2～1：6配制，加热75～95℃，搅拌1～3h，并抽滤得到滤饼，再用粉煤灰与水的固 液比为2：1～1：2的水洗涤，得到硫酸铁与硫酸铝的溶液和高硅酸浸渣；

5)酸浸渣制备水玻璃：按照酸浸渣与溶液的固液比为1：1～1：2加入浓度为 18％～20％的苛性钠溶液，在高压反应釜内加热4～6h，反应温度160～180℃，冷却 至室温后，过滤并用少量的水洗涤固体渣。