一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法以及其方法得到的雪硅鈣石和氧化硅的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法以及其方法得到的雪硅鈣石和氧化 硅。
【背景技術】
[0002] 粉煤灰作為火電廠燃煤的必然產物，是中國最大的單一工業固體廢棄物。粉煤灰 提鋁的資源化利用不但對環境保護是一大貢獻，同時，在當前中國鋁土資源即將耗盡之際， 也具有重要的戰略意義。
[0003] 粉煤灰提鋁工藝主要分酸法，堿法，酸堿聯合法，以及硫酸銨法等。但無論是酸法 提鋁還是堿法提鋁，都存在提鋁副產少、附加值低的問題，極大影響了粉煤灰提鋁的經濟 性。因此，提1?粉煤灰提錯的附加值成為研究的熱點。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是克服現有技術中粉煤灰提鋁附加值低的缺陷，提供一種粉煤灰鋁 硅分離利用的方法。
[0005] 本發明的發明人在研究中發現，將粉煤灰磁選除鐵后與堿溶液接觸進行預脫硅， 脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進行燒結、溶出得到的堿式硅酸鈣與預脫硅得到的脫硅 液混合加入石灰乳進行聯合苛化脫堿獲得雪硅鈣石，并用鹽酸酸解，能夠在提鋁的同時得 到純度極高的白炭黑，同時還能得到無水氯化鈣，能夠極大提高粉煤灰提鋁的附加值。
[0006] 因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法，所述方 法包括：
[0007] (1)將粉煤灰與堿溶液接觸進行預脫硅反應，固液分離得到脫硅液和脫硅粉煤 灰；
[0008] (2)將步驟（1)得到的脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進行燒結，得到熟料，熟 料經溶出得到鋁酸鈉粗液和堿式硅酸鈣；
[0009] (3)將步驟（2)得到的鋁酸鈉粗液經脫硅、碳分和焙燒，得到氧化鋁；
[0010] (4)將步驟（2)得到的堿式硅酸鈣加入到步驟（1)得到的脫硅液中，并加入石灰乳 進行聯合苛化脫堿，固液分離得到雪硅鈣石和堿溶液。
[0011] 優選地，步驟（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后鈣與硅的摩爾比為1 : 0· 5_2· 0〇
[0012] 優選地，步驟（4)中，所述聯合苛化脫堿的條件包括：溫度為60-120°C，時間為 0. 5~3h〇
[0013] 優選地,上述方法的步驟（1)中,粉煤灰與堿溶液接觸反應之前,還包括對粉煤灰 進行磁選除鐵處理。
[0014] 同樣優選地，上述方法還包括對步驟（4)中的所述雪硅鈣石進行進一步處理得到 氧化硅和氯化鈣。
[0015] 進一步優選地，本發明所述的方法還包括：
[0016] (5)將步驟（4)得到的雪硅鈣石與鹽酸反應生成硅膠和氯化鈣溶液，固液分離后， 將硅膠烘干得到白炭黑，將氯化鈣溶液蒸發結晶，烘干后得到無水氯化鈣。
[0017] 本發明另一方面還提供了一種根據本發明所述的方法制備得到的雪硅鈣石。
[0018] 本發明第三個方面還提供了一種由根據本發明所述的方法中的雪硅鈣石制備得 到的氧化硅。
[0019] 本發明提供的粉煤灰鋁硅分離利用的方法，能夠在提鋁的同時獲得白炭黑和無水 氯化鈣副產品，而且白炭黑的純度可達到99%以上。本發明方法極大提高了粉煤灰提鋁的 附加值。
[0020] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發明方法的一種實施方式的工藝圖。
[0022] 圖2是實施例1得到的堿式硅酸鈣的XRD圖。
[0023] 圖3是實施例1得到的雪硅鈣石的XRD圖。
[0024] 圖4是實施例1得到的白炭黑的XRD圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0026] 本發明提供了一種粉煤灰鋁硅分離利用的方法，該方法包括：
[0027] (1)將粉煤灰與堿溶液接觸進行預脫硅反應，固液分離得到脫硅液和脫硅粉煤 灰；
[0028] (2)將步驟（1)得到的脫硅粉煤灰與生石灰和碳酸鈉混合進行燒結，得到熟料，熟 料經溶出得到鋁酸鈉粗液和堿式硅酸鈣；
[0029] (3)將步驟（2)得到的鋁酸鈉粗液經脫硅、碳分和焙燒，得到氧化鋁；
[0030] (4)將步驟（2)得到的堿式硅酸鈣加入到步驟（1)得到的脫硅液中，并加入石灰乳 進行聯合苛化脫堿，固液分離得到雪硅鈣石和堿溶液。
[0031] 優選地,上述方法的步驟（1)中,粉煤灰與堿溶液接觸反應之前,還包括對粉煤灰 進行磁選除鐵處理。
[0032] 同樣優選地，上述方法還包括對步驟（4)中的所述雪硅鈣石進行進一步處理得到 氧化硅和氯化鈣。
[0033] 進一步優選地，本發明所述的方法還包括：
[0034] (5)將步驟（4)得到的雪硅鈣石與鹽酸反應生成硅膠和氯化鈣溶液，固液分離后， 將硅膠烘干得到白炭黑，將氯化鈣溶液蒸發結晶，烘干后得到無水氯化鈣。
[0035] 本發明另一方面還提供了一種根據本發明所述的方法制備得到的雪硅鈣石。
[0036] 本發明第三個方面還提供了一種由根據本發明所述的方法中的雪硅鈣石制備得 到的氧化硅。
[0037] 根據本發明，盡管按照上述方法分離粉煤灰中的鋁和硅，即可實現本發明的目的， 即能夠在提鋁的同時得到純度極高的白炭黑，同時還能得到無水氯化鈣，能夠極大提高粉 煤灰提錯的附加值。但為了進一步提1?白炭黑的純度，從而進一步提1?粉煤灰提錯的附 加值，優選情況下，步驟（4)中，石灰乳的加入量使得加入石灰乳后鈣與硅的摩爾比為1 : 0· 5-2. 0,優選 1 :0· 8-1. 4。
[0038] 本發明步驟（4)中，聯合苛化脫堿的條件優選包括：溫度為60_120°C，時間為 0. 5-3h ;優選地，溫度為65-95°C，時間為0. 5-2h。
[0039] 本發明步驟（4)中，堿式硅酸鈣和脫硅液在石灰乳的作用下，脫硅液中的硅酸鹽與 氫氧化鈣發生苛化生成偏硅酸鈣和堿溶液，堿式硅酸鈣在堿性環境的作用下，其中的鈉和/ 或鉀離子從堿式硅酸鈣分解出來，并與水中的氫氧根離子結合生成堿溶液，分解剩余的硅 酸鈣與脫硅液苛化的偏硅酸鈣結合生成雪硅鈣石（Ca 5Si6O16(OH)2)。當步驟（1)中的堿溶液 為氫氧化鈉時，聯合苛化脫堿的反應如下：
[0040] 2Na2CaSi04+4Na2Si0 3+Ca0+7H20 - Ca5Si6O16 (OH) 2+12Na0H
[0041] 本發明步驟（1)中，對于粉煤灰磁選除鐵的方法無特殊要求，可以采用本領域常 用的磁選除鐵方法，為了獲得更好的除鐵效果，本發明中，優選先將粉煤灰研磨至200-300 目，然后再進行磁選除鐵。
[0042] 本發明步驟（1)中，與堿溶液接觸是將粉煤灰中的硅溶于堿溶液中，因此，對于堿 溶液無特殊要求，只要能將硅溶于其中即可，優選情況下，堿溶液為氫氧化鈉和/或氫氧化 鉀的水溶液，更優選為濃度為10-20重量％的氫氧化鈉溶液。
[0043] 本發明步驟（1)中，預脫硅反應的條件優選包括：溫度為90-140°C，時間為 0. 5-2h。堿溶液與磁選除鐵后的粉煤灰的液固質量比可以為2-