CN102515186B - 一种回收硅的方法 - Google Patents
一种回收硅的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102515186B CN102515186B CN201110410863.2A CN201110410863A CN102515186B CN 102515186 B CN102515186 B CN 102515186B CN 201110410863 A CN201110410863 A CN 201110410863A CN 102515186 B CN102515186 B CN 102515186B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- water glass
- acid
- acid leaching
- leaching residue
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 15
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 47
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 24
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 14
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 13
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 5
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 8
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 7
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910003978 SiClx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- -1 contains two kinds Chemical compound 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQAITFAUVZBHNB-UHFFFAOYSA-N sodium;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Na] HQAITFAUVZBHNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种回收硅的方法，该方法以工业废弃物为原料，用酸溶液进行酸浸，过滤、洗涤后，在酸浸渣中添加无水硫酸钠，以碳为还原剂，经高温熔融反应得到硅酸钠，硅酸钠热溶解或高温水溶后制得水玻璃。本发明方法具有硅回收率高，残渣量少，资源利用合理，水玻璃模数在1～3.5之间可调等特点，为工业废弃物酸浸渣提硅提供了新的工艺技术路线，有利于工业废弃物资源化综合应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种回收硅的方法，属于固体废弃物资源化利用技术领域。
背景技术
水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐。其化学式为R2O·n SiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的模数。
水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等。
目前，水玻璃的生产工艺主要有两种，即干法（固相法）和湿法（液相法）。干法生产是将石英砂和纯碱按一定比例混合后在反射炉中加热到1400 ℃左右，生成熔融状硅酸钠； 湿法生产是以石英岩粉和烧碱为原料，在高压蒸锅内，0.6～1.0 Mpa蒸汽下反应，直接生成液体水玻璃。烧结法（干法）生产水玻璃发明专利较少，专利CN101172634 利用粉煤灰生产氢氧化铝和硅酸工艺方法，本发明运用纯碱和烧碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融—烧碱碱熔—水解—碳化 —苛化，实现同时提取95％的氧化铝和90％的二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钙；湿法生产水玻璃已公开了很多专利，如： CN101462729公开了一种用超纯硅溶胶为原料生产水玻璃生产方法，在加有去离子水的容器中，加入水可溶性碱溶解，然后加入工业硅粉，常压下逐渐升温，反应温度控制在40～100℃，随反应产生的气体排出的水蒸汽经冷却回流至反应容器内，反应结束后，冷却，经过滤或沉降后获得水玻璃水溶液；CN101318662公开了一种由硅胶常压制备液体水玻璃的方法，本发明所述的方法为：a.工业液体烧碱加入反应罐，加热，搅拌；b.待液体烧碱温度升至70℃～80℃时，均衡加入湿硅胶；c.继续加热，将温度保持在76℃～112℃，液体烧碱与湿硅胶发生反应；d.反应至硅胶全部溶解后，得半透明状液态物质，将液态物质浓缩、冷却即得成品。CN101125656公开了一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法，是以质量浓度大于40％的NaOH溶液浸取粉煤灰，将其中的硅以硅酸钠的形式溶出，分离后得到硅酸钠溶液和铝硅比≥2的碱浸渣，溶出的硅酸钠溶液蒸浓成不同浓度的硅酸钠溶液。CN101993084A涉及一种制备二氧化硅和氧化铝的方法，特别是涉及一种粉煤灰制备二氧化硅和氧化铝的方法。是以粉煤灰、碳酸钠、氧化钙为原料，碳酸钠经氧化钙原位苛化，在高温高压反应体系中碱溶得硅酸钠液、碳酸钙和脱硅粉煤灰固体。CN101254951公开了一种从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法，该方法采取对粉煤灰或煤矸石进行研磨、焙烧工艺，水浸、碳分分离氧化铝工艺，酸化分离二氧化硅工艺以及氢氧化物沉淀法获得氧化铁工艺等工艺环节，粉煤灰和煤矸石中氧化铁的提取率到86％以上，整个工艺过程均在常压条件下进行，整个工艺过程实现了资源的循环利用，不会对周边环境造成新的污染。CN101759209A公开了一种从煤矸石中提取氧化铝与硅胶的生产方法，该方法采取焙烧活化、浸取过滤分离、碳分、碳酸钠及水回收、硅铝分离、热解、盐酸回收等步骤，获得高纯度氧化铝和硅胶。整个工艺过程中所产生的CO2以及提取过程中所使用的碱、酸和水均可回收并实现循环利用。
从上述专利可知，提取硅生产水玻璃主要以碱溶湿法提硅为主，涉及的干法提硅，则类似烧结法氧化铝生产工艺，与本发明存在本质区别，采用酸浸渣干法生产水玻璃未见公开报导。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种回收硅的方法，该方法能高效提取回收工业废弃物中的硅。
本发明方法将含硅原料用酸溶液进行酸浸，提取酸溶物，达到净化、富集氧化硅的
目的，经过滤分离、洗涤得酸浸渣，在酸浸渣中添加无水硫酸钠，以碳为还原剂，经高温熔融反应得到硅酸钠，硅酸钠热溶解或高温水溶后制得水玻璃，达到回收硅的目的。
本发明通过以下具体技术方案实现：含硅原料用用质量百分比浓度为30～65%的酸溶
液进行酸浸，原料和酸溶液的质量比为1:3～4，酸浸温度为90～115℃，反应时间3～4h，酸浸物经过滤、水洗至PH值为3～4得酸浸渣，在酸浸渣中添加无水硫酸钠和碳，酸浸渣中SiO2：无水硫酸钠：还原剂中固定碳的摩尔比为2～7：2：1，然后在900～1250℃条件下，通入氮气，进行熔融反应，反应时间10～20min，切断氮气，通入空气继续反应20～30min后降温，温度降至700℃时，取出熔融物骤冷得到硅酸钠，熔融反应的尾气回收制酸，硅酸钠热溶解或高温水溶后制得水玻璃。
本发明中所述含硅原料为粉煤灰、煤矸石、铝土矿选尾矿、铁尾矿中一种。
本发明中所述煤矸石和尾矿原料为在750～850℃下热活化1～2h，粉磨至粒度为过80目筛筛余量＜5%的原料。
本发明中所述酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种。
本发明中所述熔融反应中碳还原剂为工业煤、高硫煤、焦炭中一种。
本发明中制得的水玻璃模数在1～3.5之间。
本发明的发明人对酸浸提取粉煤灰、煤矸石、铝土矿选尾矿、铁尾矿中铝铁等可溶物，实现原料中硅富集于酸浸渣从理论上进行了深入研究：粉煤灰或尾矿原料经活化后，通过酸浸，其中的铝、铁等大部分转入酸浸液中，反应形成的硅酸则水解后以无定型氧化硅留余渣中，酸浸渣经洗涤、干燥后，以酸浸渣中氧化硅总量为基准，按比例加入硫酸钠和碳还原剂，经高温熔融反应得硅酸钠，熔融渣经骤冷、热溶或高温溶解制备水玻璃。反应过程可表征如下：
2nSiO2 + 2Na2SO4 + C = 2Na2O·nSiO2 + 2SO2 + CO2
所得硅酸钠模数n值与硫酸钠和酸渣中氧化硅摩尔比值有关，可根据水玻璃后续用途进行确定。
本发明所用的设备均为现有的公知设备。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：
1、与湿法相比，原料采用干法生产水玻璃，硅提取率高，提取率在90%以上，回收率高，残渣少；
2、用硫酸酸浸干法生产硅酸钠，以硫酸钠作钠源，可回收硫用于制酸，供酸浸作原料使用。
本发明为工业废弃物高效回收硅提供了新的工艺技术路线，拓展了工业废弃物的应用途径，同时有利于废弃物有价元素提取过程中中间副产物循环使用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方法
实施例1：本回收硅的方法，具体操作如下：
以粉煤灰为原料，取粉煤灰200g装入1000ml三口烧瓶内，添加质量百分比浓度为65%的硫酸溶液600g，即液固比为3：1，在115℃下反应4h，过滤、水洗涤至PH为3，得酸浸渣137g。经分析，酸浸渣中SiO2、Al2O3、TFe、Ca0、MgO、SO3含量分别为85.55%、3.22%、1.35%、3.45%、0.10%、5.45%。
取50g上述酸浸渣，以高硫煤为还原剂（高硫煤固定碳含量为72%，元素硫含量为4.32%），制备模数为1.0的硅酸钠，根据总反应方程式，无水硫酸钠和高硫煤添加量分别为95g和5.7g，原料经混合均匀后转入250ml的石墨钳锅内，放入带有两根通气管的箱式电阻炉，缓慢升温，同时通入氮气作保护。当温度升至900℃时恒温20min，切断氮气，通入空气，继续恒温反应30min后降温，当炉内温度降至700℃时趁热取出，用强制空气迅速冷却至50℃以下，用热水溶解硅酸钠熔融渣，制得水玻璃，经分析，水玻璃模数为1.0，硅收率为93.11%，硫分解率为99.4%。
实施例2：本回收硅的方法，具体操作如下：
以煤矸石为原料，煤矸石经750℃热活化2h，粉磨至粒度为过80目筛筛余量＜5%，取活化煤矸石200g装入1000ml三口烧瓶内，添加质量百分比浓度为为60%硫酸溶液800g，即液固比为4：1，在110℃下反应3h，过滤、水洗涤至PH为4，得酸浸渣125g。经分析，酸浸渣中SiO2、Al2O3、TFe、Ca0、MgO、SO3含量分别为91.37%、1.30%、0.33%、2.85%、0.01%、3.97%。
取50g上述酸浸渣，以高硫煤为还原剂（高硫煤固定碳含量为72%，元素硫含量为4.32%），制备模数为3.0的硅酸钠，根据总反应方程式，无水硫酸钠和高硫煤添加量分别为37.0g和1.7g，原料经混合均匀后转入250ml的石墨钳锅内，放入箱式电阻炉，缓慢升温，同时通入氮气作保护，当温度升至1150℃时维持操作条件15min，切断氮气，通入空气，继续反应20min后降温，当炉内温度降至700℃时趁热取出，用强制空气迅速冷却至50℃以下，将冷却的熔融渣同钳锅放入2L的高压反应釜内，加水1000ml，升温至釜内压力为0.5Mpa溶解1h，制备水玻璃。经分析，水玻璃模数为3.02，硅收率为97.31%，硫分解率为99.87%。
实施例3：本回收硅的方法，具体操作如下：
以铝土矿选尾矿为原料，尾矿经800℃热活化1.5h，粉磨至粒度为过80目筛筛余量＜5%，取活化尾矿200g装入1000ml三口烧瓶内，添加质量百分比浓度为30%盐酸溶液700g，即液固比为3.5：1，在95℃下反应3.5h，过滤、水洗涤至PH为3.5，得酸浸渣122g。经分析，酸浸渣中SiO2、Al2O3、TFe、Ca0、MgO、SO3含量分别为93.20%、1.22%、0.21%、2.02%、0.03%、3.17%。
取50g上述酸浸渣，以普通煤为原料（固定碳含量为83.6），制备模数为3.5的硅酸钠，根据总反应方程式，无水硫酸钠和煤添加量分别为32g和1.6g，原料经混合均匀后转入250ml的石墨钳锅内，放入箱式电阻炉，缓慢升温，同时通入氮气作保护。当温度升至1250℃时维持操作条件10min，切断氮气，通入空气，继续反应25min后降温。当炉内温度降至700℃时趁热取出，用强制空气迅速冷却至50℃以下。将冷却的熔融渣及钳锅放入2L的高压反应釜内，加水1000ml，升温至釜内压力为0.6Mpa溶解1h，制备水玻璃，经分析，水玻璃模数为3.47，硅收率为98.22%，硫分解率为99.75%。
实施例4：
以铁尾矿为原料，铁尾矿经850℃热活化1.0h，粉磨至粒度为过80目筛筛余量＜5%，取活化尾矿200g装入1000ml三口烧瓶内，加含量为55%硝酸溶液800g，即液固比为4：1，在90℃下反应4h，过滤、水洗涤至PH为3，得酸浸渣135g。经分析，酸浸渣中SiO2、Al2O3、TFe、Ca0、MgO、SO3含量分别为80.30%、6.35%、3.42%、3.02%、1.54%、4.56%。
取50g上述酸浸渣，以焦炭为还原剂（固定碳含量为84%），制备模数为2.0的硅酸钠，根据总反应方程式，无水硫酸钠和焦炭添加量分别为49g和2.1g，原料经混合均匀后转入250ml的石墨钳锅内，放入箱式电阻炉，缓慢升温，同时通入氮气作保护，当温度升至900℃时维持操作条件20min，切断氮气，通入空气，继续反应30min后降温，当炉内温度降至700℃时趁热取出，用强制空气迅速冷却至50℃以下，用热水多次洗涤钳锅，制得水玻璃，经分析，水玻璃模数为1.98，硅收率为93.21%，硫分解率为99.4%。
Claims (6)
1.一种回收硅的方法，其特征在于：含硅原料用酸溶液进行酸浸，提取酸溶物，经过滤分离、洗涤得酸浸渣，在酸浸渣中添加无水硫酸钠，以碳为还原剂，经高温熔融反应得到硅酸钠，硅酸钠热溶解或高温水溶后制得水玻璃；
上述方法具体操作如下：含硅原料用质量百分比浓度为30～65%的酸溶液进行酸浸，原料和酸溶液的质量比为1:3～4，酸浸温度为90～115℃，反应时间3～4h，酸浸物经过滤、水洗至pH值为3～4得酸浸渣，在酸浸渣中添加无水硫酸钠和碳，酸浸渣中SiO2：无水硫酸钠：还原剂中固定碳的摩尔比为2～7：2：1，然后在900～1250℃条件下，通入氮气，进行熔融反应，反应时间10～20min，切断氮气，通入空气继续反应20～30min后降温，温度降至700℃时，取出熔融物骤冷得到硅酸钠，熔融反应的尾气回收制酸，硅酸钠热溶解或高温水溶后制得水玻璃。
2.根据权利要求1所述的回收硅方法，其特征在于：含硅原料为粉煤灰、煤矸石、铝土矿选尾矿、铁尾矿中一种。
3.根据权利要求2所述的回收硅方法，其特征在于：煤矸石、铝土矿选尾矿、铁尾矿原料为在750～850℃下热活化1～2h，粉磨至粒度为过80目筛筛余量＜5%的原料。
4.根据权利要求1所述的回收硅方法，其特征在于：酸为硫酸、盐酸、硝酸中的一种。
5.根据权利要求1或3所述的回收硅方法，其特征在于：熔融反应中碳还原剂为工业煤、高硫煤、焦炭中一种。
6.根据权利要求1所述的回收硅方法，其特征在于：制得的水玻璃模数在1～3.5之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110410863.2A CN102515186B (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 一种回收硅的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110410863.2A CN102515186B (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 一种回收硅的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102515186A CN102515186A (zh) | 2012-06-27 |
| CN102515186B true CN102515186B (zh) | 2014-05-07 |
Family
ID=46286338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110410863.2A Expired - Fee Related CN102515186B (zh) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | 一种回收硅的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102515186B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103601200B (zh) * | 2013-11-15 | 2016-04-13 | 中国科学院生态环境研究中心鄂尔多斯固体废弃物资源化工程技术研究所 | 一种生产硅胶的新工艺 |
| CN105152531B (zh) * | 2015-08-12 | 2017-11-03 | 贵州盘县紫森源（集团）实业发展投资有限公司 | 一种以煤矸石酸浸渣‑硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残渣为原料制备钠钙玻璃的方法 |
| CN105692637A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-22 | 卓达新材料科技集团有限公司 | 一种利用普通粉煤炉粉煤灰制备水玻璃的方法 |
| CN109351353A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-19 | 昆明理工大学 | 一种载铁硅胶除砷吸附剂的制备方法及应用 |
| CN109433216A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-08 | 上海大学 | 一种利用重金属污泥熔融气化制备催化剂的方法 |
| CN110272058B (zh) * | 2019-07-01 | 2022-08-09 | 中南大学 | 一种mcm-41有序介孔材料及其制备方法 |
| CN112794352A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-14 | 沈阳环境科学研究院 | 一种铁尾矿多组份资源化利用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102092727A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-06-15 | 何侠 | 硫酸烧渣的治理废渣制备钾水玻璃胶和单质硫的方法 |
| CN102139882A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-03 | 抚顺矿业集团有限责任公司 | 一种用油页岩废渣联产制备水玻璃和五水偏硅酸钠的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2389682C2 (ru) * | 2007-04-03 | 2010-05-20 | Пингсхуо Индастриал ЛТД. | Способ восстановления кремнезема и глинозема из летучей угольной золы |
-
2011
- 2011-12-12 CN CN201110410863.2A patent/CN102515186B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102092727A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-06-15 | 何侠 | 硫酸烧渣的治理废渣制备钾水玻璃胶和单质硫的方法 |
| CN102139882A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-03 | 抚顺矿业集团有限责任公司 | 一种用油页岩废渣联产制备水玻璃和五水偏硅酸钠的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102515186A (zh) | 2012-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102515186B (zh) | 一种回收硅的方法 | |
| CN104495899B (zh) | 一种电石渣与粉煤灰协同资源化利用的方法 | |
| CN102107895B (zh) | 一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法 | |
| CN100413981C (zh) | 一种从高硅含铝矿物原料中酸法提取铝的方法 | |
| CN104445311B (zh) | 高含量二氧化硅质粉煤灰多联产洁净制备方法 | |
| CN102424394B (zh) | 一种利用微硅粉湿法制备水玻璃的方法 | |
| CN101306826B (zh) | 一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法 | |
| WO2008119212A1 (fr) | Procédé d'extraction d'abord de la silice puis de l'alumine de cendres volantes | |
| CN102897810B (zh) | 一种利用粉煤灰生产氧化铝的方法 | |
| CN104211094B (zh) | 利用钾长石矿生产碳酸钾、碳酸钠和氧化铝的新工艺 | |
| CN102311136A (zh) | 一种利用煤矸石生产低铁硫酸铝的方法 | |
| CN108238621A (zh) | 利用生产甲基亚膦酸二乙酯的副产物生产聚合氯化铝的方法 | |
| CN109384254A (zh) | 由粉煤灰或煤矸石制备结晶氯化铝和白炭黑的方法 | |
| CN103421960B (zh) | 一种铝土矿选尾矿回收铝铁同步制备高硅酸渣的方法 | |
| CN109336123A (zh) | 一种利用粉煤灰制备高模数水玻璃的方法 | |
| CN103663516B (zh) | 一种利用高铝粉煤灰制备氢氧化铝的方法 | |
| CN106319198A (zh) | 一种硼铁矿硼铁分离的方法 | |
| CN108892146A (zh) | 一种含硅铝物料的脱硅方法 | |
| CN103936045B (zh) | 一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法 | |
| CN108069673B (zh) | 一种硅酸钙防火板及其制备方法 | |
| CN101830475A (zh) | 一种由蛇纹石或其尾矿制备硅酸镁和氢氧化镁的方法 | |
| CN105060326B (zh) | Azs固体废料制备偏铝酸钠的工艺 | |
| CN103787421B (zh) | 一种含钾岩石综合利用方法 | |
| CN103408050B (zh) | 一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法 | |
| CN102659155A (zh) | 低温酸溶浸取粉煤灰中氧化铝的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160108 Address after: 650093 Kunming, Yunnan, Wuhua District Road, No. 253 Patentee after: Kunming University of Science and Technology Patentee after: GUIZHOU PANXIAN ZISENYUAN (GROUP) INDUSTRIAL DEVELOPMENT INVESTMENT CO.,LTD. Address before: 650093 Kunming, Yunnan, Wuhua District Road, No. 253 Patentee before: Kunming University of Science and Technology |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140507 |