[发明专利]利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于保温材料领域，涉及一种利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法。

背景技术

硅酸钙类材料是以雪硅钙石、硬硅钙石、硅灰石为主要组成的材料，因具有特殊的理化性质而被广泛应用，主要应用于冶金、建材、纺织、电力系统等暖通设备和管道的保温，以及船舶隔热保温等领域。

硅酸钙水化物结晶制品包括两种：一种是雪硅钙石型，又叫托贝莫来石(5CaO·6SiO₂·5H₂O)，最高使用温度为650℃，一般采用静态水热合成；另一种是硬硅钙石(6CaO·6SiO₂·H₂O)型，使用温度可达到1000℃，一般采用动态水热合成。影响硬硅钙石制备技术的关键因素是原料性质，其决定着原始组分的溶解度，影响CaO-SiO₂-H₂O水热反应体系的反应历程和产物，因此选择优良的硅质原料、钙质原料、添加剂尤为重要。传统工艺生产硅酸钙类材料，其硅质原料一般是使用硅藻土或石英砂和碱在熔融条件下生成工业水玻璃的，在原料的制备过程中，需要使用大量石英砂、硅藻土等优质硅矿石与纯碱或硫酸钠在熔化窑炉中共熔，然后冷却粉碎溶解后制得，这样使得硅质原料的选择需要开采和消耗石英和硅藻土等大量不可再生的硅矿物资源，同时钙质原料除电石渣外，还可以把石灰石用焦炭或白煤等优质燃料单独烧制石灰及精制石灰乳，生产能耗及成本大，对资源和环境影响大。

随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥产生量将越来越大。自2009年以来，全世界每年排放赤泥约6000万吨。我国每年排出赤泥超过3000万吨，累积赤泥堆存量高达2亿吨。目前无论是围坝堆存、填海都无法解决赤泥危害问题。赤泥中含有大量的氧化钙和氧化硅，但至今没有得到有效利用，造成可再生资源的二次浪费。因此，在土地资源日趋紧张、环境保护日趋重视，尤其在循环经济可持续发展的今天，赤泥污染与综合治理已成为人们所关注的焦点之一，对赤泥进行综合利用的研究也成了迫在眉睫的问题。目前，还未公开一种利用碱石灰烧结法赤泥来利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法。

因此，急需一种能够利用碱石灰烧结法赤泥来利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法，以解决目前碱石灰烧结法赤泥存量大、占地广、污染重和处理难的问题，同时为硅酸钙材料的制备寻找到一种新的原料，实现废弃物资源的高附加值利用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法，该方法能够有效利用碱石灰烧结法赤泥中的有价成分，为硅酸钙材料的制备找到了新的原料和方法，同时解决目前碱石灰烧结法赤泥存量大、占地广、污染重和处理难的问题，实现了废弃物资源的高附加值利用。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法，包括以下步骤：

S1、原料浆的配制：将碱石灰烧结法赤泥与硅酸钠溶液按液固比10-25:1混合配制原料浆，其中，配制后的原料浆中钙硅摩尔比为0.83-1:1；

S2、水热合成法制备硅酸钙材料浆料：将步骤S1的原料浆在密闭条件下150-200℃搅拌反应4-20h，获得硅酸钙材料浆料；

S3、硅酸钙粉体材料的合成：将所述步骤S2获得的硅酸钙材料浆料在室温下冷却，通过分离获得固体产物和氢氧化钠溶液，然后将分离后的固体产物水洗至中性，干燥去除水分，获得雪硅钙石或/和硬硅钙石。

根据本发明，所述步骤S2的搅拌速度为150-300r/min。

根据本发明，当硅钙摩尔比为0.83-0.93:1、液固比为18-22:1、反应温度为150-200℃、反应时间为8-20h和搅拌速度为200-300r/min时，合成出雪硅钙石；

当硅钙摩尔比为0.91-1:1、液固比为10-18:1、反应温度为150-190℃、反应时间为12-16h和搅拌速度为200-300r/min时，合成出硬硅钙石；

当硅钙摩尔比为0.89-0.98:1、液固比为15-25:1、反应温度为160-200℃、反应时间为4-14h和搅拌速度为150-200r/min时，合成出硬硅钙石和雪硅钙石。

根据本发明，在所述步骤S2中，所述原料浆采用油浴加热方式、盐浴加热方式和电加热方式中的任一种控制反应温度。