[发明专利]一种利用气化渣制备高模数可溶性硅酸盐的方法

说明书

本发明提供了一种利用气化渣制备高模数可溶性硅酸盐的方法，所述方法包括如下步骤：(1)用酸浸出气化渣，固液分离后，得到活化气化渣和液相；(2)将活化气化渣与氢氧根离子的浓度为1‑5mol/L的碱液在85‑105℃进行脱硅反应，之后固液分离，得到脱硅液和固相；(3)将脱硅液后处理，得到高模数可溶性硅酸盐。所述方法同现有技术相比，无需添加任何硅源，原料来源广泛，反应条件温和，且过程简单、易操作，得到的硅酸盐产品品质较高，模数在1.5‑2.5，生产成本低，不产生二次固体和液体污染物，实现气化渣减量化、资源化高效利用，经济与环境效益显著。

技术领域

本发明属于无机化工固废资源化利用技术领域，涉及一种利用气化渣制备高模数可溶性硅酸盐的方法。

背景技术

煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，主要包括固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术，将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油(个别气化技术)及灰渣等副产品。随着合成气产品需求的大幅增长，副产的无机灰渣也随之大量排放与堆存，造成了严重的环境污染问题。

针对煤气化过程产生灰渣的物理特性，CN106336164A和CN106467376A分别公开了一种利用气化渣制备免烧砖的方法，以气化渣为原料，向其中添加水泥、豆沙石或煤矸石和钢渣等物质调节组成比例进行混合，经过成型-养护后得到免烧砖产品；为了提高灰渣利用的附加值，CN104774023A和CN105130487A分别公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒和过滤陶瓷的方法，将粉煤灰、气化渣和钠/钾长石按照一定比例混合后，再加入少量助剂进行成型-干燥-烧成等工序，可得到合格的轻质陶粒和过滤陶瓷产品。基于其化学组成特点，CN106800416A公开了一种利用气化渣制备低蠕变耐火砖的方法，以气化渣、堇青石、锆刚玉、石灰石、粉煤灰和长石等为原料，加入碳化硼纤维及纳米氧化钨等助剂，经过细磨-微波高温烧结-洗涤-干燥等工段得到机械性能高、蠕变性低和抗震性能好的耐火材料。基于气化渣含碳量高的特点，CN102980195A公开了一种煤化工气化渣的处理方法，将气化渣与煤泥均匀混合后再加入白泥浆，通过输送管道将其送至流化床锅炉进行燃烧，提高其中碳的利用效率。但上述方法仍存在气化渣掺入比例低及有价资源流失严重等问题，无法实现气化渣全量化和高值化利用。

可溶性硅酸盐，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，具有粘结力强、强度较高和耐酸性/耐热性好等特点。其化学式为R₂O·nSiO₂，式中R₂O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数，是衡量硅酸盐品质的重要参数。不同模数硅酸盐用途各不相同，可广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷、粘土、选矿、高岭土和洗涤等众多领域。

目前主要是通过将含硅原矿(硅石和石英等)与碱进行混合高温烧结制备得到不同模数硅酸钠产品。CN106829983A、CN107215878A和CN107720766A分别公开了一种利用含硅矿物(含氟硅渣、稻壳灰或煤矸石等)与碳酸钠混合，并在高温下进行烧结反应得到不同品质的硅酸钠产品。CN106966403A公开了一种液体硅酸钠的生产方法，将石英与氢氧化钠溶液在高温、高压体系下长时间反应可制备得到模数为3.2-3.4的高品质硅酸钠产品。但上述生产硅酸钠产品过程中硅源反应活性低，并且反应条求苛刻，反应过程能耗和物耗较高，经济和环境效益不显著。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用气化渣制备高模数可溶性硅酸盐的方法，通过酸活化与可控脱硅的相互配合，在温和的反应条件下即可实现硅的大幅溶出，提高了液相中可溶性硅酸盐模数，无需添加任何硅源，即能够得到模数为1.5-2.5的高品质可溶性硅酸盐产品，同时不产生二次固体和液体污染物，实现了气化渣减量化和资源化高效利用，经济与环境效益显著。

本发明如无特殊说明，所述液固比是指液体与固体的质量比。

所述高模数可溶性硅酸盐是指可溶性硅酸盐的模数为1.5-2.5。