專利名稱：利用煤矸石制取水玻璃的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種利用煤矸石制取水玻璃的方法。
背景技術：
煤炭是人類賴以生存的主要能源之一，我國是世界第一產煤大國，同時也是煤炭消費大國。煤炭的生產和消費過程中排放出大量的固體廢物，煤矸石和粉煤灰構成了煤炭固體廢物的主體。煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進過程中的掘進矸石、 采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是A1203、SiO2,另外還含有數量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5> SO3和微量稀有元素。煤矸石的產量約占煤炭產量的10%。中國每年大約排放矸石3. 5億噸左右。煤矸石是各種工業廢渣中排放量最大，占地最多，污染環境較為嚴重的固體廢物。煤矸石一般露天堆放，經日曬、雨淋、風化、分解，產生大量的酸性水或攜帶重金屬的離子水，下滲損害地下水質，外流導致地表水的污染。此外，近1/3的煤矸石山由于硫鐵礦和含碳物質的存在發生自燃，產生有害有毒的S02，C02, ΝΗ3等氣體和有害的煙霧，嚴重污染環境，使附加居民慢性氣管炎和氣喘病患者增多，周圍數目落葉，莊稼減產。煤矸石受雨水沖刷，常使附加河流河床淤積，河水受到污染。目前，國內外對煤矸石的綜合利用研究主要集中在把煤矸石當作燃料、煤矸石處理后作為建筑材料和利用煤矸石制得化工產品三大方面。其中在把煤矸石作建筑材料利用方面因其原材料成本低，取材廣泛而有很好的經濟效益，故研究較成熟，技術手段也比較全面。在利用煤矸石制得化工原料方面主要是利用酸堿浸技術對煤矸石當中的三氧化二鋁和二氧化硅進行提取，處理后作為化工原料利用。國外對煤矸石的綜合利用研究比較重視，煤矸石利用率一般在20% 30%，高者可達60 % 80%。如美國礦業局從20世紀70年代開始，對所有的矸石山進行采樣分析，并作出煤矸石綜合利用規劃。前蘇聯煤炭部科技委員會于1987年召開了煤炭的分類、性質和綜合利用的專題會議，并研究了煤矸石分類、性質和綜合利用的有關技術、工藝和設備，除了用于發電、生產磚、多孔輕骨料等建材外，還用含碳較高的煤矸石生產有機礦物肥料。其他一些國家，如英國、法國、匈牙利等，也對煤矸石利用進行了研究，并建立了煤矸石、沸騰爐渣、粉煤灰生產建材工廠。水玻璃的分子式是=Na2O · mSi02,分子量是122. 054，英文名為Sodium silicate, Water glass。水玻璃是一種可溶性娃酸鹽，由一種內含不同比例的堿金屬和二氧化硅的系統組成。常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液，分子式為Na2O · mSi02。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K2O · mSi02。 鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數，代表Na2O和SiO2的摩爾比，是非常重要的參數。 m值越大,水玻璃的粘度越高,但水中的溶解能力下降。當m大于3. O時,只能溶于熱水中， 給使用帶來麻煩。m值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。我國生產的水玻璃模數一般在2. 4 3. 3之間。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種利用煤矸石制取水玻璃的方法。本發明的技術方案如下本發明的制備方法一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步驟(I)將煤矸石放入研缽中破碎，然后用200目的篩子進行篩濾。(2)將經過篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對煤矸石進行焙燒活化，焙燒溫度750°C，焙燒時間lh。(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質量濃度為20%的鹽酸溶液按固液比(g/mL) 1/6 混合，放入恒溫加熱磁力攪拌器中，在95°C下反應時間為I. 5h，然后用抽濾機進行渣液分離，把濾渣洗凈烘干。(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為I. 8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入溫度為70°C恒溫加熱磁力攪拌器中反應2. 5h。反應后用抽濾機進行洛液分離，濾液即為液體水玻璃。本發明的有益之處在于，發明一種利用礦山廢棄物煤矸石制備水玻璃的工藝，不但原材料成本低廉，工藝簡單，而且達到廢物資源化利用的目的。
圖I :酸浸反應溫度對SiO2浸出率的影響；圖2 :酸浸反應時間對SiO2浸出率的影響；圖3 :酸浸反應固液比對SiO2浸出率的影響；圖4 :堿浸反應固液比對SiO2浸出率的影響；
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。(I)煤矸石的破碎將煤矸石放入研缽中破碎，表I為煤矸石中的化學成分，然后用200目的篩子進行篩濾，取粉末狀煤矸石灰備用。表I煤矸石的化學成分(質量百分比)
權利要求
1.一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將煤矸石放入研缽中破碎，然后用200目的篩子進行篩濾；(2)將經過篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對煤矸石進行焙燒活化，焙燒溫度750°C，焙燒時間Ih ；(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質量濃度為20%的鹽酸溶液按固液比(g/mL)l/6混合，放入恒溫加熱磁力攪拌器中，在95°C下反應時間為I. 5h，然后用抽濾機進行渣液分離， 把濾渣洗凈烘干；(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為1.8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入溫度為70°C恒溫加熱磁力攪拌器中反應2. 5h ;反應后用抽濾機進行洛液分離，濾液即為液體水玻璃。
全文摘要
本發明公開了一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步驟(1)將煤矸石放入研缽中破碎，然后篩濾。(2)將經過篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對煤矸石進行焙燒活化。(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質量濃度為20％的鹽酸溶液按固液比(g/mL)1/6混合，在95℃下反應時間為1.5h，渣液分離，把濾渣洗凈烘干。(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為1.8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL)1/10混合，放入溫度為70℃恒溫加熱磁力攪拌器中反應2.5h，反應后用抽濾機進行渣液分離，濾液即為液體水玻璃。本發明的有益之處在于，發明一種利用礦山廢棄物煤矸石制備水玻璃的工藝，不但原材料成本低廉，工藝簡單，而且達到廢物資源化利用的目的。
文檔編號C01B33/32GK102583417SQ201210081058
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者賈銳魚, 趙曉光 申請人:西安科技大學