[发明专利]一种脱硅粉煤灰及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种脱硅粉煤灰及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合酸液与粉煤灰，进行堆浸活化处理，得到活化粉煤灰；(2)混合水介质与步骤(1)所得活化粉煤灰，进行加热反应，固液分离后得到水浸液与水浸渣；(3)混合碱液与步骤(2)所得水浸渣，进行脱硅反应，固液分离后得到脱硅粉煤灰。本发明提供的制备方法进一步简化了工艺流程和操作工段，减小了废液的产生量，提升了经济与环境效益。

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，涉及一种脱硅粉煤灰，尤其涉及一种脱硅粉煤灰及其制备方法与应用。

背景技术

目前我国粉煤灰的年排放量大于3000万吨，但是综合利用率不到20％，大量的堆存对周边的水-土-气环境造成了极大的破坏与威胁。从粉煤灰的资源角度来看，其潜在资源量巨大，部分粉煤灰富含丰富的铝硅资源，其中Al₂O₃含量大于40％，铝硅比约为1.2左右，其矿相主要以莫来石相和非晶相铝硅酸盐组成，可应用于铝硅系耐火材料的制备及氧化铝提取行业，以期缓解我国目前铝土矿资源短缺与对外依赖度高的问题。

在制备铝硅复合材料和提取氧化铝技术的研究中，铝硅比的大幅提高是解决其应用的关键点，目前提高原料铝硅比的方法主要集中于脱除非晶态二氧化硅。CN108190926A公开了一种脱硅粉煤灰的制备方法，通过机械化学方法，制得了活化粉煤灰，经过碱脱硅后，可以得到铝硅比大于2.55的脱硅粉体产品。CN104043639A公开了一种脱硅粉煤灰的制备方法，以高铝粉煤灰为原料，经过高温活化、预脱硅、二次脱硅、洗涤干燥等过程制备得到铝硅比为2.3-2.5的脱硅粉体。CN102583411A和CN102583409A公开了一种利用粉煤灰生产莫来石的方法，以高铝粉煤灰为原料，经过预处理、预脱硅、酸活化、二次脱硅、烧结等过程得到高牌号莫来石。CN106220190A公开了一种利用高铝粉煤灰制备莫来石的方法，通过机械-化学活化、脱硅制备莫来石的方法，能够得到铝硅比大于2.55的产品。上述发明提出的思路实现了非晶相二氧化硅的高效脱除，固相铝硅比可由1左右提高至2.2以上，氧化铝含量可以达到60％以上。上述方法虽然可以得到高铝硅的脱硅粉体，但是仍存在工艺流程复杂、工段多、废液产生量大等问题。

由此可见，如何提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，进一步简化工艺流程和操作工段，减小废液的产生量，提升经济与环境效益，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱硅粉煤灰及其制备方法与应用，所述制备方法进一步简化了工艺流程和操作工段，减小了废液的产生量，提升了经济与环境效益。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种脱硅粉煤灰的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)混合酸液与粉煤灰，进行堆浸活化处理，得到活化粉煤灰；

(2)混合水介质与步骤(1)所得活化粉煤灰，进行加热反应，固液分离后得到水浸液与水浸渣；

(3)混合碱液与步骤(2)所得水浸渣，进行脱硅反应，固液分离后得到脱硅粉煤灰。

本发明首先混合酸液与粉煤灰，经过堆浸活化处理破坏惰性铝硅配位结构，通过铝氢原子置换产生大量活性硅羟基结构，提高了反应活性，同时实现了杂质的深度解离，从而得到活化粉煤灰；其次，利用水介质与活化粉煤灰进行加热反应脱除活性铝和杂质，避免了铝硅钠发生沸石副反应；最后，混合碱液与水浸渣进行脱硅反应，实现了粉煤灰内部二氧化硅的深度脱除，得到高铝硅比的脱硅粉煤灰。

优选地，步骤(1)所述酸液包括硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硫酸溶液与盐酸溶液的组合，盐酸溶液与硝酸溶液的组合，硫酸溶液与硝酸溶液的组合，或硫酸溶液、盐酸溶液与硝酸溶液的组合。