CN104045091B - 一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法 - Google Patents

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张战军
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Abstract

本发明提供了一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法，包括以下步骤：将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.2-1.5混合进行反应，对反应产物依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到活性硅酸钙；其中，所述电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于70％；所述脱硅碱液中SiO2浓度为40-60g/L。本发明利用脱硅碱液生产活性硅酸钙，其反应原料选用了脱硅碱液和化工企业排放的废弃物-电石渣，大大降低了活性硅酸钙的生产成本，与此同时，本发明的生产活性硅酸钙的方法简单，适于产业化推广。

Description

一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法
技术领域
本发明涉及一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
内蒙古中西部地区的一些大型煤田由于特殊的地质背景，其燃煤所产生的高铝粉煤灰中氧化铝的平均含量高达48.5％，与中等品质的铝土矿中氧化铝的含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。据统计，内蒙古中西部地区高铝粉煤灰的潜在储量高达100-200亿吨。随着我国铝土矿资源日益短缺，从包括高铝粉煤灰在内的其它含铝资源中提取氧化铝越来越引起人们的关注。因此用高铝粉煤灰替代天然铝土矿生产氧化铝产品，并形成煤炭-电力-冶金-建材的循环经济产业链，不仅可以解决高铝粉煤灰对环境的污染问题，而且还能有效缓解铝土矿资源短缺的问题。
目前，活性硅酸钙的生产方法主要是水热合成法，该方法多采用结晶完好的石英砂和优质的石灰乳为原料，因此，现有技术生产活性硅酸钙的方法具有生产成本高的缺点。因此，如何寻找一种成本低廉、市场供给充足的原料来生产活性硅酸钙一直是人们亟待解决的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题，在于提供一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法，该方法采用脱硅碱液和电石渣为反应原料，有效解决了现有技术生产活性硅酸钙生产成本高的问题。
本发明提供了一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法，包括以下步骤：
将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.2-1.5混合进行反应，对反应产物依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到活性硅酸钙；
其中，所述电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于70％；所述脱硅碱液中SiO2浓度为40-60g/L。
本发明所使用的脱硅碱液可以通过现有的技术制备得到，例如可以通过富钾岩石预脱硅制备硅酸钾钠溶液的工艺(申请号：201010121250.2)制成；也可以通过利用作为硅质原料的粉煤灰或煤矸石与氢氧化钠溶液进行脱硅反应得到，其具体制备过程如下：将作为硅质原料的粉煤灰或煤矸石加入到质量百分数为6-15％的氢氧化钠溶液中，控制氢氧化钠与硅质原料的质量比为(0.4-0.6):1，反应温度为90-130℃，反应时间为1-3h进行脱硅反应，反应结束后进行固液分离，固体物质作为生产氧化铝的原料，液体物质即为脱硅碱液。
进一步地，所述电石渣的粒度小于50μm。对取用的电石渣进行研磨，使其粒度小于50μm，由于粒度小的电石渣可以增大与脱硅碱液的接触面积，可以与脱硅碱液充分接触提高反应速度，有效的缩短反应时间。
进一步地，控制反应温度为80-100℃，反应时间为30-120min。在该反应条件下，可以使活性硅酸钙在反应过程中结晶，形成良好的晶型，与此同时也有利于提升活性硅酸钙的物理性能。
进一步地，反应产物进行过滤后的滤液经蒸发浓缩后可以作为脱硅碱液循环使用。
本发明利用脱硅碱液生产活性硅酸钙，其反应原料选用了脱硅碱液和化工企业排放的废弃物-电石渣，大大降低了活性硅酸钙的生产成本，与此同时，本发明的生产活性硅酸钙的方法简单，适于产业化推广。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
原料选用：
1)脱硅碱液：脱硅碱液中SiO2浓度为50.4g/L；
2)电石渣：电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于73.93％，且粒度小于50μm；
将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.3混合，在90℃下反应40min，然后过滤反应产物，滤饼水洗后再过滤，合并滤液蒸发浓缩后可作为脱硅碱液循环使用，将所得到的滤饼在温度为90-120℃下干燥，即得到活性硅酸钙。
经测试得知：
1)测得滤液中SiO2浓度为0.4g/L；
2)测得活性硅酸钙的成分如表1所示：
表1实施例1的活性硅酸钙的成分
成分 CaO Na2O K2O SiO2 Al2O3 MgO TiO2 Fe2O3 其余杂质
含量％ 52.5 0.12 0.03 24.08 2.17 2.03 0.46 1.55 15.15
实施例2
原料选用：
1)脱硅碱液：脱硅碱液中SiO2浓度为45.7g/L；
2)电石渣：电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于73.93％，且粒度小于50μm；
将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.5混合，在80℃下反应30min，然后过滤反应产物，滤饼水洗后再过滤，合并滤液蒸发浓缩后可作为脱硅碱液循环使用，将所得到的滤饼在温度为90-120℃下干燥，即得到活性硅酸钙。
经测试得知：
1)测得滤液中SiO2浓度为0.6g/L；
2)测得活性硅酸钙的成分如表2所示：
表2实施例2的活性硅酸钙的成分
成分 CaO Na2O K2O SiO2 Al2O3 MgO TiO2 Fe2O3 其余杂质
含量％ 57.8 0.13 0.02 22.08 2.67 2.15 0.47 1.48 14.78
实施例3
原料选用：
1)脱硅碱液：脱硅碱液中SiO2浓度为58g/L；
2)电石渣：电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于73.93％，且粒度小于50μm；
将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.2混合，在95℃下反应60min，然后过滤反应产物，滤饼水洗后再过滤，合并滤液蒸发浓缩后可作为脱硅碱液循环使用，将所得到的滤饼在温度为90-120℃下干燥，即得到活性硅酸钙。
经测试得知：
1)测得滤液中SiO2浓度为1.2g/L；
2)测得活性硅酸钙的成分如表3所示：
表3实施例3的活性硅酸钙的成分
成分 CaO Na2O K2O SiO2 Al2O3 MgO TiO2 Fe2O3 其余杂质
含量％ 50.4 0.14 0.03 27.08 2.89 2.47 0.55 1.42 12.42
表1-3可知：反应后脱硅碱液的SiO2浓度由40-60g/L降低至0.2-2g/L，由此可见，脱硅碱液与电石渣反应完全。与此同时，由反应产物活性硅酸钙的成分来看，活性硅酸钙中有效成分CaO的含量均高达50％以上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种利用脱硅碱液生产活性硅酸钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电石渣与脱硅碱液按钙硅摩尔比1.2-1.5混合进行反应，对反应产物依次进行过滤、洗涤和干燥处理，得到活性硅酸钙；
其中，所述电石渣中Ca(OH)2的质量分数不小于70％，所述电石渣的粒度小于50μm；所述脱硅碱液中SiO2浓度为40-60g/L；
控制反应温度为80-100℃，反应时间为30-120min；
所述反应产物进行过滤后的滤液经蒸发浓缩后作为脱硅碱液循环使用。
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