一種利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機化工領域，涉及固體廢棄物綜合利用、耐火材料的合成技術領域；具體地，涉及一種利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法。
【背景技術】
[0002]高鋁粉煤灰是內蒙古中部、山西北部地區特色高鋁煤炭燃燒發電后產生的固體廢棄物。目前年產生量約3000萬噸，但綜合利用率不足20%，造成了嚴重的環境污染。另一方面，高鋁粉煤灰潛在資源量大，其Al2O3含量>40%，主要以莫來石相穩定存在，可用于代替日益短缺的鋁土礦制備莫來石耐火材料。
[0003]目前以粉煤灰合成莫來石的研宄主要以提高鋁硅比為目的。CN102092734A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石的方法，以粉煤灰、粉狀鋁源和高嶺土為原料經過調配燒制得到莫來石。CN101643359A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石粉料的方法，將粉煤灰與鋁礬土進行配料、煅燒制備莫來石。CN102765944A公開了一種利用粉煤灰制備莫來石的方法，將粉煤灰與氧化鋁進行配料、煅燒，得到較高鋁硅比的莫來石產品。總體上，現有研宄均需額外添加鋁土礦、工業氧化鋁等高鋁礦物，成本較高且雜質含量難以大幅度降低。基于此，本單位前期提出了稀酸活化、深度脫硅的技術思路，CN102583411A和CN102583409A公開了一種利用粉煤灰生產莫來石的方法，以高鋁粉煤灰為原料，經過預處理、脫硅、酸活化、二次脫硅、燒結等過程得到莫來石。與前期提出思路相比，該思路實現了不添加高鋁礦物制備得到高品質莫來石的技術思路，氧化鋁含量可以達到60% -70%，但鐵鈣等雜質尚未實現深度脫除，難以達到高端鋁硅質耐火材料使用要求。
【發明內容】
[0004]針對上述研宄現狀，本發明進一步提出脫硅粉煤灰的兩段酸處理過程，使得處理后高鋁粉煤灰中氧化鋁含量達65%，鐵含量降至0.3 %左右，鈉含量降至0.1 %以下，鈣含量降至0.5%以下，實現雜質含量的有效控制和氧化鋁含量的大幅度提升。進一步采用這種處理后的高鋁粉煤灰，經過水洗、煅燒等過程合成高牌號的莫來石產品。
[0005]本發明要解決的技術問題主要是通過以下方案來實現的:
[0006]本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將高鋁粉煤灰與氫氧化鈉稀堿溶液混合進行預脫硅處理，處理后進行過濾操作得到濾餅和濾液；
[0008](2)將步驟(I)所生產的濾餅用稀鹽酸進行脫硅活化處理，經過濾得到濾餅；
[0009](3)將步驟(2)所生產的濾餅用濃鹽酸進行酸處理除雜處理，經過濾得到二次酸處理濾餅；
[0010](4)對步驟(3)所產生的二次酸處理濾餅進行水洗、過濾、焙燒，得到白度較好，鋁硅比較高的產物莫來石產品。
[0011]根據本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，其中步驟(I)所述的稀堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀等，濃度在4.5-5.5mol/L ;混合后料漿產物固含量在300g/L-400g/L，所述預脫硅的處理溫度在80-100°C之間，處理時間為1.5-4.0h。所述稀堿溶液與高鋁粉煤灰的液固比為l_5mL/g步驟⑴所涉及的過濾操作，使用本領域公知的過濾方法均可。
[0012]根據本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(2)中的酸可以為鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等中的一種或幾種，氫離子濃度在0.5-1.5mol/L，液固比在
8.0-12.0之間，反應溫度在45-65°C，反應時間為20_60min。
[0013]根據本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(3)中的酸可以為鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等，氫離子濃度在5.0-7.0mol/L，液固比在3_5之間，反應溫度在60-80°C之間，反應時間為0.5-1.5ho
[0014]根據本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的方法，步驟(4)水洗過程中，水與二次酸處理濾餅質量比在2-4之間，水洗溫度為80-95°C之間，洗滌后的二次酸處理濾餅進窯焙燒前充分洗滌至PH在3.0以上，焙燒溫度在800-1200°C。
[0015]與現有技術相比，本發明在前期一步濃酸處理工藝的基礎上，針對鐵鈣等雜質深度脫除的需要，采用稀酸-濃酸二步工藝處理脫硅后粉煤灰，可在保證氧化鋁含量提高的基礎上實現雜質的大幅度降低。燒結后的莫來石產品中鐵含量小于0.4%，鈣含量小于0.5%，可作為原料用于高檔耐火材料生產。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的利用高鋁粉煤灰兩段酸處理制備莫來石的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體的事實案例進一步描述本發明，這些事例僅是典范性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明的技術方案細節和形式進行修改或替換，但這些修改和發明均屬于本發明的范疇之內。
[0018]實施案例I
[0019]預脫娃:采用氧化鋁含量不低于42%的粉煤灰和濃度為4.5mol/L氫氧化鈉溶液按液固比3:1混合均勻后加熱至80°C，以300r/min的速度反應3.5h，洗滌、過濾后得到脫硅粉煤灰。
[0020]酸處理:將脫硅粉煤灰與濃度為0.5mol/L、65°C鹽酸按照液固比為12:1進行混合，以300r/min速度反應60min，洗滌、過濾后得到的濾餅與濃度為5.0mol/L、80°C的濃鹽酸按液固為5:1混合，以300r/min的速度反應1.5h，洗滌、過濾后得到二次酸處理濾餅。
[0021]焙燒:將二次酸處理濾餅在80°C下，按液固質量比2:1水洗至pH3.0，過濾后進窯燒制，燒制溫度為800 °C，得到鋁硅比約為2.5，鐵含量約為0.47 %，鈉含量為0.08 %，鈣含量為0.5%的莫來石產品。
[0022]實施案例2
[0023]預脫硅:采用氧化鋁含量不低于42%的粉煤灰和濃度為5mol//L氫氧化鉀溶液按液固比為3:1混合均勻后加熱至100°C，以300r/min的速度攪拌反應2.5h，洗滌、過濾后得到脫硅粉煤灰。
[0024]酸處理:將脫硅粉煤灰與濃度為1.0mol//L、55°C硝酸按照液固比為10:1進行混合，以300r/min的攪拌速度攪拌反應40min，洗滌、過濾后得到的濾餅與濃度為6.0mol/L、70°C的濃硝酸按液固為4:1混合，以300r/min的速度反應1.0h，洗滌、過濾后得到二次酸處理濾餅。
[0025]焙燒:將二次酸處理濾餅在90°C下，按液固質量比3:1水洗至pH4.0，過濾后進窯燒制，燒制溫度為800 °C，得到鋁硅比約為2.7，鐵含量約為0.39 %，鈉含量為0.02 %，鈣含量為0.41%的莫來石產品。
[0026]實施案例3
[0027]預脫硅:采用氧化鋁含