[发明专利]一种从煤矸石中提取液体硅胶的方法

说明书

本发明公开一种从煤矸石中提取液体硅胶的方法，该方法首先将煤矸石破碎和研磨以通过机械方式改变矿物粒度和微观结构，从而实现矿物的初步分离；再在亚临界或超临界水下活化，以降低矿物的化学稳定性。然后与碳酸钠混合均匀，加热活化处理，通过碱焙烧发生化学反应用于降低矿物的化学稳定性。再用热水溶解并不断搅拌，以使硅酸盐溶解于水中；通过抽滤分离液相和固体渣相，实现硅酸盐与其他元素的分离。然后调节pH值调节至7～8生成水溶胶；再通过超声处理以使水溶胶完全变为水凝胶。最后通过洗涤去除水凝胶表面的碱性盐。本发明提供的方法能耗低、资源利用高、产生的废液、废渣很少。

技术领域

本发明涉及煤矸石利用技术领域，尤其是一种从煤矸石中提取液体硅胶的方法。

背景技术

煤矸石是目前我国排放量最大的工矿业固体废弃物之一，主要来自煤炭采选过程，是煤炭生产、加工过程中产生的固体废物，是煤的共生资源。煤矸石综合排放量占原煤产量的10～20％。目前，我国已累计堆存超60亿吨煤矸石，并且新产生煤矸石量以每年亿吨级的速度增长，占用了大量的土地，带来许多环境问题。

目前，工业中以煤矸石作为原料，提取其中的硅、铝等有用资源的现有技术存在能耗高、资源利用率低、产生大量的废液、废渣，造成严重的二次污染。

发明内容

本发明提供一种从煤矸石中提取液体硅胶的方法，用于克服现有技术中能耗高、资源利用率低、产生大量的废液、废渣等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种从煤矸石中提取液体硅胶的方法，包括以下步骤：

S1：对破碎研磨后的煤矸石在亚临界或者超临界水条件下进行活化处理，通过活化处理使矿物进一步解离，得到活化矿浆；

S2：向所述活化矿浆中加入碳酸钠，混合均匀，加热活化处理，得到活化矿物；

S3：将所述活化矿物溶解于水中并不断搅拌，抽滤，得到硅酸钠溶液和溶渣；

S4：将所述硅酸钠溶液的pH值调节至7～8，超声处理直至硅酸钠溶液由水溶胶变为水凝胶；

S5：对所述水凝胶进行洗涤，得到液体硅胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

本发明提供的从煤矸石中提取液体硅胶的方法，首先将煤矸石破碎和研磨以通过机械方式改变矿物粒度和微观结构，从而实现矿物的初步分离；再在亚临界或超临界水下活化，以降低矿物化学稳定性，使其转为无定形形态，本质上是矿物自身结构转变，直观表现为矿物分解、解离度明显增大，游离单体矿物增多，以利于进一步更充分的和碳酸钠结合反应。然后与碳酸钠混合均匀，加热活化处理，通过碱焙烧发生化学反应Na₂CO₃+3Al₂O₃·2SiO₂→NaAlSiO₄+Na₂SiO₃，在高温条件下矿物和碳酸钠发生化学反应，生成易分离提取的硅酸钠、霞石矿等，本质是化合反应生成新物相以进一步提高活性，是后续制备液态硅胶的关键前提。再用热水溶解并不断搅拌，以使硅酸盐溶解于水中；通过抽滤分离液相和固体渣相，实现硅酸盐与其他元素的分离。然后调节pH值调节至7～8生成水溶胶，化学反应SiO₃^2-+2H⁺→SiO₂·H₂O；再通过超声处理以使水溶胶完全变为水凝胶。最后通过洗涤去除水凝胶表面的碱性盐。本发明提供的方法能耗低、资源利用高、产生的废液、废渣很少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。