專利名稱：一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，特別是涉及一種利用粉 煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是粉煤燃燒后的細(xì)顆粒分散狀殘余物，我國粉煤灰的總堆積存量已超過數(shù) 十億噸，而且正以每年億噸的速度增長。大量固體廢棄物的不斷產(chǎn)生給煤炭企業(yè)的正常運(yùn) 行和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力，同時(shí)對國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施也會產(chǎn)生重要影 響。因此，開發(fā)和研究粉煤灰的綜合有效利用對資源利用和環(huán)境保護(hù)有著重要的經(jīng)濟(jì)和社
^^ 眉、ο粉煤灰的主要化學(xué)成分為Al2O3和SiO2,主要晶相結(jié)構(gòu)為莫來石和玻璃相。莫來石 是Al2O3-SiA系中唯一高溫穩(wěn)定的礦物相，具有耐溫高、線膨脹低、抗熱震好等優(yōu)點(diǎn)。天然 莫來石礦物很少，莫來石的合成環(huán)境是低壓高溫，而燃煤電廠在煤燃燒過程中形成的低壓 高溫環(huán)境使煤雜質(zhì)硅鋁酸鹽反應(yīng)生成莫來石和高硅玻璃相。莫來石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫 高壓環(huán)境中，高硅玻璃相溶解為硅酸鈉溶液，脫硅粉煤灰晶相結(jié)構(gòu)以莫來石為主。CNl 102822和CN1696075公開了以粉煤灰制備耐火材料的方法，直接以粉煤灰制 備耐火材料，要求粉煤灰中的鐵含量低和鋁含量高，限制了原料粉煤灰的來源，同時(shí)還要加 入大量鋁源與粉煤灰中較高比例的玻璃相硅反應(yīng)生成硅鋁酸鹽，不能充分利用粉煤灰中的 玻璃相硅增加成本、降低利潤不利于產(chǎn)品工業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能減排、利于工業(yè)化的利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫 來石耐火材料的方法。本發(fā)明是以粉煤灰為原料高溫高壓提硅，分離后得硅酸鈉液和高鋁硅比脫硅粉煤 灰，低鈉脫硅粉煤灰加入鋁源調(diào)節(jié)氧化鋁含量，高嶺土固化成型，灼燒得耐火材料的方法， 其包括如下步驟①對原料粉煤灰磁選除鐵；②將除鐵后小于40目的粉煤灰和濃度為15% 50%的NaOH溶液，按液固比為 3 7放入密閉體系中，在溫度為60 550°C，壓力為0 20MPa下堿溶10 40分鐘，分 離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰；③將脫硅粉煤灰水洗到氧化鈉含量低于5%，干燥后，按脫硅粉煤灰質(zhì)量比20 60%、鋁源質(zhì)量比10 50%、高嶺土粉質(zhì)量比5 30%配比加水混合，壓制成型得耐火材 料坯體；④然后將坯體自燃干燥；⑤將干燥后的耐火材料坯體，放入高溫隧道窯高溫灼燒后得耐火材料。上述的高嶺土粉鐵含量低于8%，目數(shù)小于40目。
上述的鋁源是氧化鋁或鋁釩土或磷酸鋁，目數(shù)小于40目，鐵含量小于7%。上述的耐火材料灼燒溫度為1500 1700°C，灼燒時(shí)間為1 4小時(shí)。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明通過堿溶脫硅分離了粉煤灰的玻璃相和莫來石相，擴(kuò)大了粉煤灰的種 類，增加了產(chǎn)品種類，提高了粉煤灰的附加值。2、通過粉煤灰堿溶生成硅酸鈉液和制備得莫來石耐火材料，真正做到了粉煤灰吃 干榨盡。3、通過脫除粉煤灰中的玻璃相，富集了耐火材料的主要成分莫來石，減少了鋁源 的添加，降低了耐火材料的制造成本。4、粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料過程中，不產(chǎn)生廢液、廢渣、廢氣，沒有
二次污染。5、本發(fā)明工藝簡單、成本低、產(chǎn)品附加值高，是一個(gè)極有前景的粉煤灰資源化利用 項(xiàng)目。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1:對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為20 %的NaOH溶液按 液固比為4放入密閉體系中，160°C堿溶30分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為2%，干燥；將脫硅粉煤灰、鋁釩土粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 55 30 15加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1600°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式2 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為30 %的NaOH溶液按 液固比為6放入密閉體系中，180°C堿溶30分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為0%，干燥；將脫硅粉煤灰、氧化鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 65 20 15加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1650°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式3 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為30 %的NaOH溶液按 液固比為7放入密閉體系中，220°C堿溶10分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為1%，干燥；將脫硅粉煤灰、氧化鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 65 20 15加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1650°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式4 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為50 %的NaOH溶液按 液固比為3放入密閉體系中，100°C堿溶30分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為2%，干燥；將脫硅粉煤灰、磷酸鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 40 40 20加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1580°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。
實(shí)施方式5 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為50 %的NaOH溶液按 液固比為4放入密閉體系中，100°C堿溶30分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為2%，干燥；將脫硅粉煤灰、磷酸鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 30 50 20加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1580°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式6:對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為40%的NaOH溶液按 液固比為6放入密閉體系中，300°C堿溶10分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為1%，干燥；將脫硅粉煤灰、鋁釩土粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 35 50 15加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1600°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式7 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為40%的NaOH溶液按 液固比為4放入密閉體系中，300°C堿溶10分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為1%，干燥；將脫硅粉煤灰、磷酸鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 30 50 20加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯160(TC灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式8 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為15%的NaOH溶液按 液固比為7放入密閉體系中，100°C堿溶20分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為4%，干燥；將脫硅粉煤灰、氧化鋁粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 30 50 20加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯160(TC灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。實(shí)施方式9 對小于40目原料粉煤灰磁選除鐵，除鐵后的粉煤灰和濃度為40%的NaOH溶液按 液固比為3放入密閉體系中，100°C堿溶40分鐘，分離后得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，脫硅粉 煤灰水洗至氧化鈉含量為0%，干燥；將脫硅粉煤灰、鋁釩土粉和高嶺土粉按質(zhì)量百分比為 50 30 20加水混合，壓制成型，自然干燥得耐火材料坯體，放入高溫隧道窯1580°C灼燒 3小時(shí)后得耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，以粉煤灰為原料高溫高壓 提硅，分離后得硅酸鈉液和高鋁硅比脫硅粉煤灰，低鈉脫硅粉煤灰加入鋁源調(diào)節(jié)氧化鋁含 量，高嶺土固化成型，灼燒得耐火材料，其特征在于具體步驟如下①對原料粉煤灰磁選除鐵；②將除鐵后小于40目的粉煤灰和濃度為15% 50%的NaOH溶液，按液固比為3 7 放入密閉體系中，在溫度為60 550°C，壓力為0 20MPa下堿溶10 40分鐘，分離后得 硅酸鈉液和脫硅粉煤灰；③將脫硅粉煤灰水洗到氧化鈉含量低于5%，干燥后，按脫硅粉煤灰質(zhì)量比20 60 %、 鋁源質(zhì)量比10 50%、高嶺土粉質(zhì)量比5 30%配比加水混合，壓制成型得耐火材料坯 體；④然后將坯體自燃干燥；⑤將干燥后的耐火材料坯體，放入高溫隧道窯高溫灼燒后得耐火材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，其特 征在于所述的高嶺土粉鐵含量低于8%，目數(shù)小于40目。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，其特 征在于所述的鋁源是氧化鋁或鋁釩土或磷酸鋁，目數(shù)小于40目，鐵含量小于7%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，其特 征在于所述的耐火材料灼燒溫度為1500 1700°C，灼燒時(shí)間為1 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法，特別是涉及一種利用粉煤灰制備硅酸鈉液和莫來石耐火材料的方法。本發(fā)明是以磁選除鐵后的粉煤灰為原料，經(jīng)高溫高壓NaOH堿溶脫硅得硅酸鈉液和脫硅粉煤灰，水洗干燥后得低鈉脫硅粉煤灰；干燥低鈉脫鈉粉煤灰與粉狀鋁源和高嶺土粉加水混合，壓制成型，高溫隧道窯灼燒得耐火材料。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有原料來源廣，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品附加值高，無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C04B35/66GK102092734SQ201010573700
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者李五囡, 杜雄偉 申請人:中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司