專利名稱：利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝。
背景技術(shù)：
在對非水溶性鉀礦和高鋁粉煤灰或高鋁煤矸石資源進(jìn)行工業(yè)化利用過程中，由富 鉀巖石或粉煤灰或煤矸石原料所得脫硅濾液，是其經(jīng)預(yù)脫硅反應(yīng)、過濾分離得到的濾液，其 主要成分是Na2SiO3(K2SiO3)和NaOH(KOH)。為了實(shí)現(xiàn)堿的循環(huán)利用、提高工藝過程的經(jīng)濟(jì) 效益，將脫硅濾液中的SiO2與堿(Na2O和K2O)實(shí)現(xiàn)有效分離，并將其制成市場前景好的高 附加值產(chǎn)品，是此類資源綜合利用工藝技術(shù)的重要組成部分。硅灰石是一種含鈣的白色偏硅酸鹽結(jié)晶粉體，形貌通常為針狀、放射狀或纖維狀 集合體。高純、高長徑比、高白度的纖維狀硅灰石粉體經(jīng)表面改性處理后，可以用作塑料、橡 膠的填料和補(bǔ)強(qiáng)劑。由于天然硅灰石資源尤其是優(yōu)質(zhì)硅灰石礦不斷被開采和消耗，同時(shí)現(xiàn) 代工業(yè)發(fā)展對硅灰石粉體材料的質(zhì)量要求越來越高，利用其他礦物原料人工合成高品質(zhì)硅 灰石粉體已經(jīng)成為一種具有重要工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的礦物粉體制備技術(shù)。在對非水溶性鉀礦和高鋁粉煤灰或高鋁煤矸石資源進(jìn)行工業(yè)化利用過程中，由富 鉀巖石或粉煤灰或煤矸石原料所得脫硅濾液，是其經(jīng)預(yù)脫硅反應(yīng)、過濾分離得到的濾液，其 主要成分是Na2SiO3 (K2SiO3)和NaOH (KOH)。其制備過程已在“富鉀巖石預(yù)脫硅制備硅酸鉀 鈉溶液的工藝(申請?zhí)?201010121250. 2) ”和“高鋁煤矸石、粉煤灰堿溶脫硅制備水合鋁硅 酸鈉的工藝(申請?zhí)?201010114787. 6) ”兩項(xiàng)發(fā)明專利中有詳細(xì)記述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用富鉀巖石或粉煤灰或煤矸石脫硅堿液制備針狀硅 灰石粉體的工藝。該方法采用消石灰沉淀脫硅堿液中的SiO2,生成水化硅酸鈣濾餅，經(jīng)干 燥、煅燒、粉碎、篩分制成針狀硅灰石粉產(chǎn)品，含鉀的混合堿液用于制取鉀鹽產(chǎn)品，純氫氧化 鈉堿液直接送往前面的預(yù)脫硅工段循環(huán)利用。本發(fā)明為富鉀巖石或粉煤灰或煤矸石中SiO2 組分的高效利用提供了 一條新的技術(shù)途徑。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。—種利用富鉀巖石或粉煤灰或煤矸石脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體工藝，該方法 包括下列步驟第一步驟，將脫硅堿液與氫氧化鈣按脫硅堿液中的氧化硅與氫氧化鈣的摩爾比為 0. 95 1. 05混合，加入水在反應(yīng)釜中180 280°C下恒溫反應(yīng)2 4小時(shí)，其中，水和脫硅 堿液作為液體，與作為固體的氫氧化鈣的液固質(zhì)量比為5 8 ；第二步驟，反應(yīng)得到的料漿經(jīng)過濾和洗滌后，將得到的濾液和洗滌液合并后，作為 制取鉀鹽產(chǎn)品的原料，或返回步驟(1)中循環(huán)利用；第三步驟，將過濾后的濾餅在干燥箱中干燥，得到水化硅酸鈣粉體；
第四步驟，水化硅酸鈣粉體經(jīng)煅燒，粉碎，篩分得到針狀硅灰石粉體。
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其中，本發(fā)明所使用的脫硅堿液是通過富鉀巖石預(yù)脫硅制備硅酸鉀鈉溶液的工 藝(申請?zhí)?01010121250. 2)制成的，脫硅堿液具體制備過程如下是將富鉀巖石破碎、 勻化，制得碎礦石，將富鉀巖石碎礦石和脫硅堿液一起磨制原礦漿，原礦漿在反應(yīng)器中 180°C 250°C下恒溫1 4小時(shí)，反應(yīng)得到預(yù)脫硅反應(yīng)料漿經(jīng)稀釋、過濾、反向洗滌，所得 濾液即脫硅堿液，作為合成針狀硅灰石粉體的原料。本發(fā)明所使用的脫硅堿液還可以是通 過高鋁煤矸石、粉煤灰堿溶脫硅制備水合鋁硅酸鈉的工藝(申請?zhí)?201010114787. 6)制成 的，脫硅堿液具體制備過程如下該工藝包括高鋁煤矸石堿溶脫硅的工藝和高鋁粉煤灰的 堿溶脫硅工藝。高鋁煤矸石經(jīng)煅燒活化，然后用堿液浸出，固液分離，濾液為硅酸鈉溶液；高 鋁粉煤灰無需煅燒活化工序，可直接堿溶脫硅，固液分離，濾液為硅酸鈉溶液。兩種方法所 得硅酸鈉濾液即為脫硅堿液，用作合成針狀硅灰石粉體的原料。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第一步驟中， 在反應(yīng)釜中反應(yīng)前期的20-30分鐘的攪拌速率為60 200rpm，防止物料沉降，在攪拌 20-30分鐘后關(guān)閉攪拌，使之生成纖維狀產(chǎn)物。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第一步驟中， 使用的脫硅堿液為霓輝正長巖脫硅濾液，是氫氧化鉀與氫氧化鈉的混合堿液，經(jīng)反應(yīng)，過濾 后得到的濾液和洗滌液是氫氧化鉀與氫氧化鈉的混合堿液，作為制取鉀鹽產(chǎn)品的原料。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第一步驟中， 使用的脫硅堿液為煅燒煤矸石脫硅濾液，經(jīng)反應(yīng)，過濾后得到的濾液和洗滌液是純氫氧化 鈉堿液，返回步驟(1)中循環(huán)利用。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第三步驟中， 濾餅在干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥的溫度為100 200°C，干燥1 3小時(shí)，干燥后，得到的水 化硅酸鈣粉體中的含水率即自由水含水率的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于2%。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第四步驟中， 水化硅酸鈣粉體的煅燒溫度為800 1000°C，煅燒1 3小時(shí)。在本發(fā)明的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝中，在所述的第四步驟中， 水化硅酸鈣粉體的煅燒可選用回轉(zhuǎn)煅燒爐或流化床煅燒爐。本發(fā)明的方法具有以下特點(diǎn)(1)富鉀巖石或粉煤灰或煤矸石預(yù)脫硅過程中，被部分溶出的SiO2通過本工藝過 程制成針狀硅灰石粉產(chǎn)品，提高了資源利用率和工業(yè)過程的經(jīng)濟(jì)效益。(2)通過消石灰沉淀分離脫硅濾液中的堿(Na2O和K2O)、硅(SiO2)，實(shí)現(xiàn)了堿液的 循環(huán)利用。(3)采用本發(fā)明制備的針狀硅灰石粉體產(chǎn)品的性能優(yōu)良，能滿足塑料、涂料、橡膠、 陶瓷等行業(yè)對高品質(zhì)針狀硅灰石粉體產(chǎn)品的要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原料1 霓輝正長巖脫硅濾液，化學(xué)成分如下(g/L) 量取400mL霓輝正長巖脫硅濾液與39. 34g氫氧化鈣混合[SiO2 (煤矸石脫硅濾液 中的SiO2) CaO摩爾比為1.0]，加入300mL蒸餾水[其中，蒸餾水和脫硅堿液(包括其中 的氧化硅以及氧化鈉和氧化鉀等)作為液體，與作為固體的氫氧化鈣的液固質(zhì)量比為6]， 在反應(yīng)釜中攪拌均勻，升溫至220°C恒溫反應(yīng)4h ；反應(yīng)結(jié)束后得到的料漿真空抽濾，然后用 600mL蒸餾水分三次洗滌濾餅，得到256. 30g水化硅酸鈣濾餅(含水率72% )；一次濾液和 洗水合并，得到1.25L苛化堿液，其化學(xué)成分如下(g/L) 將上述256. 30g水化硅酸鈣濾餅置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在260°C下烘干1小時(shí)， 得到71. 69g水化硅酸鈣粉體，其化學(xué)成分如下(％) 將上述71. 69g水合硅酸鈣粉體置于箱式實(shí)驗(yàn)電爐中，在900°C下煅燒1小時(shí)，得 到60. 62g硅灰石粉體產(chǎn)品。在掃描電鏡下觀察，硅灰石為針狀結(jié)晶體，長度為6 12μπι， 直徑100 200nm，長徑比約為30 120。制品中的硅灰石含量為95. 0%，二氧化硅含量 51. 23%，氧化鈣含量45. 86%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到硅灰石行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T 535-2007)的一級品 的質(zhì)量要求。實(shí)施例2原料2 煅燒煤矸石脫硅濾液，化學(xué)成分如下(g/L) 量取500mL煅燒煤矸石脫硅濾液與37. 60g氫氧化鈣混合[SiO2 (煤矸石脫硅濾液 中的SiO2) CaO摩爾比為1.0]，加入200mL蒸餾水[其中，蒸餾水和脫硅堿液(包括其中 的氧化硅以及氧化鈉和氧化鉀等)作為液體，與作為固體的氫氧化鈣的液固質(zhì)量比為6]， 在反應(yīng)釜中攪拌均勻，升溫至240°C下恒溫反應(yīng)3h ；反應(yīng)結(jié)束后得到的漿真空抽濾洗滌，得 到212. 86g水化硅酸鈣濾餅(含水率68% )，得到1. 20L苛化堿液。將上述212. 86g水化硅酸鈣濾餅置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在260°C下烘干1小時(shí)， 得到68. 12g水化硅酸鈣粉體，其化學(xué)成分如下(％ ) 將上述71. 69g水合硅酸鈣粉體置于箱式實(shí)驗(yàn)電爐中，在950°C下煅燒1小時(shí)，得到 60. 62g產(chǎn)品硅灰石粉。其化學(xué)成分如下 制品中的硅灰石含量為91.2%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到硅灰石行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T 535-2007) 的一級品的質(zhì)量要求。
權(quán)利要求
一種利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟第一步驟，將脫硅堿液與氫氧化鈣按脫硅堿液中的氧化硅與氫氧化鈣的摩爾比為0.95～1.05混合，加入水在反應(yīng)釜中于180～280℃下恒溫反應(yīng)2～4小時(shí)，其中，水和脫硅堿液作為液體，與作為固體的氫氧化鈣的液固質(zhì)量比為5～8；第二步驟，反應(yīng)得到的料漿經(jīng)過濾和洗滌后，將得到的濾液和洗滌液合并后，作為制取鉀鹽產(chǎn)品的原料，或返回步驟(1)中循環(huán)利用；第三步驟，將過濾后的濾餅在干燥箱中干燥，得到水化硅酸鈣粉體；第四步驟，水化硅酸鈣粉體經(jīng)煅燒，粉碎，篩分得到針狀硅灰石粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于在 所述的第一步驟中，在反應(yīng)釜中反應(yīng)前期的20-30分鐘的攪拌速率為60 200rpm，防止物 料沉降，在攪拌20-30分鐘后關(guān)閉攪拌，使之生成纖維狀產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于 在所述的第一步驟中，使用的脫硅堿液為霓輝正長巖脫硅濾液，經(jīng)反應(yīng)，過濾后得到的濾液 和洗滌液是氫氧化鉀與氫氧化鈉的混合堿液，作為制取鉀鹽產(chǎn)品的原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于 在所述的第一步驟中，使用的脫硅堿液為煅燒煤矸石脫硅濾液，經(jīng)反應(yīng)，過濾后得到的濾液 和洗滌液是純氫氧化鈉堿液，返回步驟(1)中循環(huán)利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于 在所述的第三步驟中，濾餅在干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥的溫度為100 200°C，干燥1 3小 時(shí)，干燥后，得到的水化硅酸鈣粉體中的含水率即自由水含水率的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，其特征在于 在所述的第四步驟中，水化硅酸鈣粉體的煅燒溫度為800 1000°C，煅燒1 3小時(shí)。
全文摘要
利用脫硅堿液合成針狀硅灰石粉體的工藝，是將富鉀巖石或粉煤灰或煤矸石預(yù)脫硅過程中得到的脫硅堿液按脫硅堿液中的氧化硅與氫氧化鈣按摩爾比0.95～1.05的比例混合，然后置于反應(yīng)器中在180～280℃下恒溫反應(yīng)2～4小時(shí)。反應(yīng)得到的料漿經(jīng)過濾、洗滌后，得到的苛化堿液制取鉀鹽產(chǎn)品或送至前面的預(yù)脫硅工段循環(huán)利用；水合硅酸鈣濾餅經(jīng)干燥、煅燒、粉碎、篩分，即制得針狀硅灰石粉體。采用本發(fā)明制備的針狀硅灰石粉體產(chǎn)品的性能優(yōu)良，能滿足塑料、涂料、橡膠、陶瓷等行業(yè)對高品質(zhì)針狀硅灰石粉體產(chǎn)品的要求。
文檔編號C01B33/24GK101913613SQ201010254879
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者彭輝, 王曉艷, 馬仕林 申請人:昊青薪材(北京)技術(shù)有限公司