[发明专利]一种利用高炉渣制备含Al3+水玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种利用高炉渣制备含少量Al³⁺水玻璃的方法。

背景技术

水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料，是一种用途十分广泛的无机化工产品。水玻璃的生产有干法和湿法两种，其中干法是以石英石和碳酸钠或硫酸钠在1400-1500℃熔融反应制得；湿法是以石英石和烧碱为原料，在140-160℃，2-3个大气压条件下反应制得。CN103506213A公开了利用旋流器对铜硫尾矿进行分级等步骤，制取液体水玻璃产品；CN102583417A公开了一种利用盐酸酸浸煤矸石，再经过碱性水热反应得到水玻璃产品；CN102167342A公开了硼泥用蒸汽加热，固液分离，酸浸，碱热反应得到水玻璃产品；CN101456555公开了稻壳灰经碱洗后酸洗，再经二次活化得到高模数水玻璃和活性炭的方法；CN201010253539.X公开了一种将稻壳闷烧、炭化、活化制得煤气、高档活性炭、水玻璃和磷酸硅的方法。

高炉水淬渣是高炉熔渣用大量水淬冷后得到的以玻璃体为主的细粒水渣，其主要化学成分有：CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO。经水淬冷所得到的高炉渣化学活性高，可以作为无机化工原料加以利用。目前，有研究人员采用酸解高炉水淬渣提取有价组分的方法制备精细化产品，不仅使高炉渣得到资源化利用，而且消除了高炉渣对环境的污染。然而，利用高炉渣作为硅源并结合碱溶水热联合消解高炉渣制备含Al³⁺水玻璃的方法未见报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用高炉渣制备含Al³⁺水玻璃的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种利用高炉渣制备含Al³⁺水玻璃的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将高炉渣烘干、破碎、粉磨后，过200目筛，得高炉渣粉末；

(2)将步骤(1)得到的高炉渣粉末置于高压反应釜中，然后加入氢氧化钠溶液，搅拌得到碱渣混合物；

所述氢氧化钠和高炉渣粉末的碱渣质量比为0.55-1：1；

所述氢氧化钠溶液的浓度为2-4mol/L；

(3)将步骤(2)装有碱渣混合物的高压反应釜盖好后加热，温度控制在 100-180℃，并在自生压力下反应4-8h，固液分离后所得滤液即为含Al³⁺水玻璃。

具体化学反应方程式为：

(mSiO₂·nCaO·xAl₂O₃·yMgO)+2(m+x)NaOH→mNa₂SiO₃+nCa(OH)₂↓+2xNaAlO₂+ yMgO↓+(m+x-n)H₂O

本发明所使用的高炉渣的主要成分为：39.22wt％CaO，32.10wt％SiO₂， 16.41wt％Al₂O₃，7.93wt％MgO。化学式为(0.700CaO·0.535SiO₂·0.161 Al₂O₃·0.198MgO)。高炉渣中的SiO₂含量占总组分的32％以上，为本发明制备含Al³⁺水玻璃提供了丰富的SiO₂来源。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、通过碱溶水热联合消解高炉渣，使渣中SiO₂组分进入溶液中，经固液分离制得含Al³⁺(约w＝2％-4％)水玻璃溶液。

2、本发明工艺成本低、操作简便，有效消除高炉渣对环境的污染的同时，又达到资源高附加值利用的目的。

具体实施方式

以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1

将高炉渣烘干、破碎、粉磨后，过200目筛。取筛下物，称取14.968g置于高压反应釜中；称取烧碱试剂8.823g，加入80ml去离子水配制成溶液，将所述烧碱溶液加入高压反应釜中搅拌，然后在150℃加热炉中水热反应4h。固液分离后，所得滤液即为含Al³⁺(约w＝2％)水玻璃。

实施例2