CN104556172A - 一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，包括以下步骤：（1）将粉煤灰与化学选矿溶剂混合进行化学选矿制成粉煤灰精矿；（2）将粉煤灰精矿配制成生料浆；（3）烧结制备熟料；（4）熟料溶出及分离洗涤获得硅酸二钙洗涤料；（5）制备硬硅钙石前驱体原始浆料；（6）水热合成制备硬硅钙石前驱体；（7）水热合成制备硬硅钙石浆体；（8）煅烧制备硅灰石。本方法有效解决了现有技术中石灰石消耗量大、能源消耗量大和渣量大的问题和缺陷；粉煤灰综合利用既可以生产硅灰石，还可以生产氧化铝，既实现了替代硅矿物资源，又实现了替代了铝土矿资源、还节约了土地等资源，还可以实现了大规模经济生产。

Description

一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法
技术领域
本发明涉及一种粉煤灰的综合利用方法，特别涉及一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法。
背景技术
在我国内蒙古中西部、山西北部等地区的部分煤田中蕴藏丰富的高铝煤炭资源，远景储量近1000亿吨，折合高铝粉煤灰量约 150 亿吨，相当于我国目前铝土矿保有储量的 8 倍以上，并且部分粉煤灰中的氧化铝含量可达到 40~50％，这种粉煤灰一般称作高铝粉煤灰。粉煤灰从电厂发电角度是主要固废物，但由于高铝煤炭燃烧产生的高铝粉煤灰中的氧化铝含量可达35~45%，有的甚至高达50%以上，硅含量一般在35%以上。高铝粉煤灰是宝贵的含硅原料和含铝原料，具有较高的经济开发价值。
目前高铝煤炭主要作为火力发电的燃料燃烧，上述地区积存的高铝粉煤灰固体废物早已超过1亿吨，而且每年还在以约2500万吨的规模增长。2010年，如准格尔煤田生产的1亿吨煤炭产量中，除4000万吨用于蒙西地区的16座火力发电厂，年产出高铝粉煤灰1270万吨，其它6000万吨高铝煤炭被运到区外分散燃烧。高铝煤炭大量地分散燃烧、混烧掺烧，降低了高铝粉煤灰的氧化铝含量，损害了铝元素高端化利用价值，同时也损害了硅元素的高端化利用价值，给集中开发利用带来困难。近年来，尽管我国综合利用粉煤灰技术开发取得了很大的进展，但总体上看，综合利用粉煤灰主要受技术进步制约，受地域、经济以及市场环境影响。国内现有的粉煤灰综合利用与国外发电厂的粉煤灰综合利用方式大致相同，一般用作水泥原料、铺路或制作砌块、砖等，但大多主要以灰场堆放为主，属于简单的初级利用。这大幅度降低了高铝粉煤灰中氧化铝和硅元素的的附加值，等于间接地浪费了铝资源和硅资源。同时，高铝粉煤灰的大量堆放既浪费土地资源又浪费水资源，还污染环境，粉煤灰的深度综合利用面临的形势仍十分严峻。
铝是现代节能、环保、绿色金属材料，我国已是世界最大的铝和氧化铝生产国；2013年我国金属铝年产量已达2194万吨，在国际占比大于47%；2013年我国氧化铝在国际占比大于42%；2014年氧化铝建设产能6470万吨，运行产能超过5340万吨。然而，我国铝土矿资源相当匮乏，铝土矿储量仅占世界总储量的 5％左右，且多为难处理的低品位一水硬铝石型铝土矿，加上近年来国外铝土矿的限购政策，铝土矿资源问题已经成为我国氧化铝及铝工业可持续发展的最大瓶颈。
传统工艺生产硅灰石一般通过硅灰石原矿选矿制得，也有用石灰石烧制生石灰和硅石粉水热合成的，这两种方法对资源和环境影响很大。
现有用高铝粉煤灰生产氢氧化铝或氧化铝的各种工艺均产生大量的硅钙渣或硅渣，这些硅钙渣或硅渣的大规模合理利用已成为各种粉煤灰生产氧化铝工艺发展的巨大瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，通过将高铝粉煤灰先提取硅，然后制取硅灰石，并联产氢氧化铝或氧化铝，以及沸石，在充分利用高铝粉煤灰的同时，降低环境污染，并降低硅灰石等产品的生产成本。
本发明的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法主要包括以下步骤：
1、化学选矿：将粉煤灰放入装有化学选矿溶剂的配料槽进行配料，化学选矿溶剂含Na2O 30~120g/L，含SiO2 ≤5g/L；配料比例按化学选矿溶剂与粉煤灰重量比为3~9；然后进行化学选矿处理，反应温度70~120℃、反应时间30~600min；获得的化学选矿浆液经过水平带式过滤机进行连续分离及洗涤，获得洗涤滤渣和粗制硅酸钠溶液；将洗涤滤渣再次洗涤后制成水重量含量在30~45%的粉煤灰精矿；
2、制备生料浆：将粉煤灰精矿与含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液、石灰石、无烟煤、含水铝硅酸钠渣和钙铝硅渣混合后配制成生料浆：配制比例按生料浆中主CaO与SiO2的摩尔比为1.95~2.05，副CaO与TiO2的摩尔比为1，主CaO与副CaO之和为生料浆中的全部CaO；Na2O和K2O的总摩尔数为总碱摩尔数，Al2O3和Fe2O3的总摩尔数为总铝铁摩尔数，总碱摩尔数与总铝铁摩尔数的比值为0.85~1.1，生料浆中水的重量含量为35~45%，并且生料浆的固体部分中粒度≥300μm的物料占全部固体部分物料≤5%；所述的含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液为制备氢氧化铝过程中形成的碳分分解蒸发母液；所述的含水铝硅酸钠渣为制备氢氧化铝时进行常压或中压停留脱硅反应生产的含水铝硅酸钠渣；所述的钙铝硅渣是制备氢氧化铝过程中二次脱硅反应产生的钙铝硅渣；
3、烧结制备熟料：将生料浆用出口压力达2.0~5.0MPa的料浆泵经喷枪喷入法送入熟料烧结窑进行烧结，烧结温度为1040~1350℃，烧结时间为 10~60 min，烧结完成后冷却至常温筛分破碎至粒度≤15 mm，获得烧结粉料作为熟料；
4、熟料溶出及分离洗涤：准备熟料溶出调整液，熟料溶出调整液中Al2O3 浓度为45~70g/L，全部熟料溶出调整液与熟料的重量比为3~6；将熟料送入棒磨机或球磨机的同时，加入熟料重量0.6~2倍的熟料溶出调整液，进行湿法磨矿溶出；其余的熟料溶出调整液加入到棒磨机或球磨机配套的分级机内；控制溶出温度为68~78℃，溶出时间为10~30min；溶出后获得的溶出浆液的固体含量为100~300g/L；溶出浆液经沉降或过滤分离，获得固相和液相；将固相进行洗涤处理，获得水重量含量在30~45%的硅酸二钙洗涤料；液相为含硅铝酸钠的熟料溶出液，Al2O3浓度为80~140g/L，SiO2浓度为3~7g/L；
5、制备硬硅钙石前驱体原始浆料：将硅酸二钙洗涤料与硅酸钠溶液进行配料，配料比按Ca与Si的摩尔比为0.85~1.05，然后与重量为其3~20倍的水混合并搅拌均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；所述的硅酸钠溶液的Na2O浓度为30~120g/L，SiO2浓度为15~60g/L；
6、水热合成制备硬硅钙石前驱体：将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热至80~120℃，进行水热合成反应，反应时间30~300min；当水热合成反应温度>105℃时，反应完成后经闪蒸降压、过滤分离洗涤获得固相和含硅氢氧化钠溶液；当水热合成反应温度≤105℃时，直接进行过滤分离获得固相和含硅氢氧化钠溶液；将固相洗涤后获得硬硅钙石前驱体；
7、水热合成制备硬硅钙石浆体：将硬硅钙石前驱体与水混合制备成浆料，水与硬硅钙石前驱体的重量比为5~15，再次用蒸汽套管预热器或列管预热器预热至160~265℃，进行水热合成反应，反应时间60~360min，然后经多级闪蒸回收余热后降到常压，最后经压滤获得水的重量含量在6~32%的硬硅钙石浆体；
8、制备硅灰石：将硬硅钙石浆体烘干去除水分，然后在750~1250℃然后煅烧，煅烧时间为30~120min，获得硅灰石。
上述方法中，步骤4获得的熟料溶出液经常压或中压停留脱硅反应，获得一次精制铝酸钠溶液，部分一次精制铝酸钠溶液再加入石灰乳进行二次脱硅反应及自动过滤机精制，获得二次精制铝酸钠溶液；将一次精制铝酸钠溶液送种分分解槽分解生产氢氧化铝，将二次精制铝酸钠溶液送碳分分解生产氢氧化铝；碳分蒸发母液作为含碳酸钠的铝酸钠溶液返回步骤2制备生料浆；氢氧化铝经过滤洗涤后送焙烧炉生产氧化铝；二次脱硅反应生成的钙铝硅渣返回步骤2制备生料浆。
上述方法中，步骤1获得的粗制硅酸钠溶液中Na2O浓度为30~120g/L，SiO2浓度为15~60g/L；将粗制硅酸钠溶液进行叶滤精制，获得固体浮游物小于15mg/L的精制硅酸钠溶液，然后进入步骤5中作为硅酸钠溶液使用。
上述方法中，步骤4中将固相进行洗涤处理获得的滤液作为熟料溶出调整液。
上述方法中，硬硅钙石前驱体的Na2O含量≤3g/L。
上述方法中，步骤6获得的含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤1使用；步骤4获得的熟料溶出液中，除制备氢氧化铝的熟料溶出液以外，其余的部分经自动叶滤机精制后与上述的精制硅酸钠溶液合成一种或几种沸石产品，合成沸石过程产生的溶液作为含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤1使用。
上述方法中，步骤6的主反应式为：
2CaO·SiO2+2NaOH+ aq → 2Ca(OH)2 +Na2SiO3+ aq。
上述方法中，步骤7的水热合成反应的主反应式为：
6Ca（OH）2 + 6Na2SiO3 + aq → 6CaO·6SiO2·H2O+ 12NaOH+ aq。
上述方法中，步骤8的反应的主反应式为：
6CaO·6SiO2·H2O →6CaSiO3+H2O。
  本发明技术路线是将综合利用粉煤灰的由过去更重视氧化铝的提取，转到优先重视硅元素的高效提取与利用及联产氧化铝并举；更加重视技术的大规模工业化推广与应用。本方法配套设计利用了当今先进的选矿、材料、精细化工和有色冶金生产氧化铝等相关领域的工艺、装备及信息化控制等诸多最新理念及技术，使本方法的工程化更稳定、更先进。本方法有效解决了现有技术中石灰石消耗量大、能源消耗量大和渣量大的问题和缺陷；一次用石灰石原料既生产硅灰石产品又同时生产氧化铝及沸石产品；既回收了粉煤灰中的硅元素，又回收了其中的铝元素，还可以实现大规模工业化生产。满足涂料、造纸、建材、陶瓷、摩擦、塑料橡胶行业人工合成硅灰石矿物或制品的需求以及对氢氧化铝和氧化铝的巨大需求；综合利用粉煤灰即实现了替代硅矿物资源和铝土矿资源，又大量节约了土地等资源，并实现了大规模经济生产。
附图说明
图1为本发明的粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例中粉煤灰按重量百分比含氧化铝32~52%，含氧化硅28~60%。
本发明实施例中步骤5中配料后与水混合并搅拌时，控制搅拌强度使混合物料内任何两点的固体重量浓度差不大于5%。
本发明实施例中烧结制备熟料是采用烟煤进行烧结。
实施例1
1、化学选矿：将粉煤灰放入装有化学选矿溶剂的配料槽进行配料，化学选矿溶剂含Na2O 30g/L，含SiO2 ≤5g/L；配料比例按化学选矿溶剂与粉煤灰重量比为3；然后进行化学选矿处理，反应温度120℃、反应时间30min；获得的化学选矿浆液经过水平带式过滤机进行连续分离及洗涤，获得洗涤滤渣和粗制硅酸钠溶液；将洗涤滤渣再次洗涤后制成水重量含量在30%的粉煤灰精矿；
获得的粗制硅酸钠溶液中Na2O浓度为30g/L，SiO2浓度为15g/L；将粗制硅酸钠溶液进行叶滤精制，获得固体浮游物小于15mg/L的精制硅酸钠溶液，然后进入步骤5中作为硅酸钠溶液使用；
2、制备生料浆：将粉煤灰精矿与含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液、石灰石、无烟煤、含水铝硅酸钠渣和钙铝硅渣混合后配制成生料浆：配制比例按生料浆中主CaO与SiO2的摩尔比为2.05，副CaO与TiO2的摩尔比为1，主CaO与副CaO之和为生料浆中的全部CaO；Na2O和K2O的总摩尔数为总碱摩尔数，Al2O3和Fe2O3的总摩尔数为总铝铁摩尔数，总碱摩尔数与总铝铁摩尔数的比值为1.1，生料浆中水的重量含量为35%，并且生料浆的固体部分中粒度≥300μm的物料占全部固体部分物料≤5%；所述的含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液为制备氢氧化铝过程中形成的碳分分解蒸发母液；所述的含水铝硅酸钠渣为制备氢氧化铝时进行常压或中压停留脱硅反应生产的含水铝硅酸钠渣；所述的钙铝硅渣是制备氢氧化铝过程中二次脱硅反应产生的钙铝硅渣；
3、烧结制备熟料：将生料浆用出口压力达5.0MPa的料浆泵经喷枪喷入法送入熟料烧结窑进行烧结，烧结温度为1350℃，烧结时间为 10 min，烧结完成后冷却至常温筛分破碎至粒度≤15 mm，获得烧结粉料作为熟料；
4、熟料溶出及分离洗涤：准备熟料溶出调整液，熟料溶出调整液中Al2O3 浓度为70g/L，全部熟料溶出调整液与熟料的重量比为3；将熟料送入棒磨机或球磨机的同时，加入熟料重量0.6倍的熟料溶出调整液，进行湿法磨矿溶出；其余的熟料溶出调整液加入到棒磨机或球磨机配套的分级机内；控制溶出温度为68℃，溶出时间为30min；溶出后获得的溶出浆液的固体含量为300g/L；溶出浆液经沉降或过滤分离，获得固相和液相；将固相进行洗涤处理，获得水重量含量在30%的硅酸二钙洗涤料；液相为含硅铝酸钠的熟料溶出液，Al2O3 浓度为80g/L，SiO2浓度为3g/L；
将固相进行洗涤处理获得的滤液作为熟料溶出调整液；
获得的熟料溶出液经常压或中压停留脱硅反应，获得一次精制铝酸钠溶液，部分一次精制铝酸钠溶液再加入石灰乳进行二次脱硅反应及自动过滤机精制，获得二次精制铝酸钠溶液；将一次精制铝酸钠溶液送种分分解槽分解生产氢氧化铝，将二次精制铝酸钠溶液送碳分分解生产氢氧化铝；碳分蒸发母液作为含碳酸钠的铝酸钠溶液返回步骤2制备生料浆；氢氧化铝经过滤洗涤后送焙烧炉生产氧化铝；二次脱硅反应生成的钙铝硅渣返回步骤2制备生料浆；
5、制备硬硅钙石前驱体原始浆料：将硅酸二钙洗涤料与硅酸钠溶液进行配料，配料比按Ca与Si的摩尔比为0.85，然后与重量为20倍的水混合并搅拌均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；所述的硅酸钠溶液的Na2O浓度为30g/L，SiO2浓度为15g/L；
6、水热合成制备硬硅钙石前驱体：将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热至80℃，进行水热合成反应，反应时间300min；当水热合成反应温度>105℃时，反应完成后经闪蒸降压、过滤分离洗涤获得固相和含硅氢氧化钠溶液；当水热合成反应温度≤105℃时，直接进行过滤分离获得固相和含硅氢氧化钠溶液；将固相洗涤后获得硬硅钙石前驱体；硬硅钙石前驱体的Na2O含量≤3g/L；
获得的含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤1使用；步骤4获得的熟料溶出液中，除制备氢氧化铝的熟料溶出液以外，其余的部分经自动叶滤机精制后与上述的精制硅酸钠溶液合成一种或几种沸石产品，合成沸石过程产生的溶液作为含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤1使用；
7、水热合成制备硬硅钙石浆体：将硬硅钙石前驱体与水混合制备成浆料，水与硬硅钙石前驱体的重量比为5，再次用蒸汽套管预热器或列管预热器预热至160℃，进行水热合成反应，反应时间360min，然后经多级闪蒸回收余热后降到常压，最后经压滤获得水的重量含量在6%的硬硅钙石浆体；
8、制备硅灰石：将硬硅钙石浆体烘干去除水分，然会在750℃然后煅烧，煅烧时间为120min，获得硅灰石。
实施例2
方法同实施例1；不同点在于：
（1）化学选矿溶剂含Na2O 80g/L，含SiO2≤5g/L；配料比例按化学选矿溶剂与粉煤灰重量比为6；然后进行化学选矿处理，反应温度100℃、反应时间200min；将洗涤滤渣再次洗涤后制成水重量含量在40%的粉煤灰精矿；
获得的粗制硅酸钠溶液中Na2O浓度为80g/L，SiO2浓度为30g/L；
（2）生料浆配制比例按生料浆中主CaO与SiO2的摩尔比为2.00；总碱摩尔数与总铝铁摩尔数的比值为0.95，生料浆中水的重量含量为40%；
（3）将生料浆用出口压力3.0MPa的料浆泵经喷枪喷入法送入熟料烧结窑进行烧结，烧结温度为1210℃，烧结时间为 40 min；
（4）熟料溶出调整液中Al2O3 浓度为60g/L，全部熟料溶出调整液与熟料的重量比为5；将熟料送入棒磨机或球磨机的同时，加入熟料重量1倍的熟料溶出调整液；控制溶出温度为73℃，溶出时间为20min；溶出后获得的溶出浆液的固体含量为200g/L；将固相进行洗涤处理，获得水重量含量在40%的硅酸二钙洗涤料；含硅铝酸钠的熟料溶出液中Al2O3 浓度为110g/L，SiO2 浓度为5g/L；
（5）将硅酸二钙洗涤料与硅酸钠溶液进行配料，配料比按Ca与Si的摩尔比为0.95，然后与重量为10倍的水混合并搅拌均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；所述的硅酸钠溶液的Na2O浓度为80g/L，SiO2浓度为30g/L；
（6）将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热至100℃，进行水热合成反应，反应时间160min；
（7）水与硬硅钙石前驱体的重量比为10，在220℃进行水热合成反应，反应时间220min，获得水的重量含量在15%的硬硅钙石浆体；
（8）将硬硅钙石浆体烘干去除水分，然会在900℃然后煅烧，煅烧时间为50min，获得硅灰石。
实施例3
方法同实施例1；不同点在于：
（1）化学选矿溶剂含Na2O 120g/L，含SiO2 ≤5g/L；配料比例按化学选矿溶剂与粉煤灰重量比为9；然后进行化学选矿处理，反应温度70℃、反应时间600min；将洗涤滤渣再次洗涤后制成水重量含量在45%的粉煤灰精矿；
获得的粗制硅酸钠溶液中Na2O浓度为120g/L，SiO2浓度为60g/L；
（2）生料浆配制比例按生料浆中主CaO与SiO2的摩尔比为1.95；总碱摩尔数与总铝铁摩尔数的比值为0.85，生料浆中水的重量含量为45%；
（3）将生料浆用出口压力2.0MPa的料浆泵经喷枪喷入法送入熟料烧结窑进行烧结，烧结温度为1040℃，烧结时间为 60 min；
（4）熟料溶出调整液中Al2O3 浓度为45g/L，全部熟料溶出调整液与熟料的重量比为6；将熟料送入棒磨机或球磨机的同时，加入熟料重量2倍的熟料溶出调整液；控制溶出温度为78℃，溶出时间为10min；溶出后获得的溶出浆液的固体含量为100g/L；将固相进行洗涤处理，获得水重量含量在45%的硅酸二钙洗涤料；含硅铝酸钠的熟料溶出液中Al2O3 浓度为140g/L，SiO2 浓度为7g/L；
（5）将硅酸二钙洗涤料与硅酸钠溶液进行配料，配料比按Ca与Si的摩尔比为1.05，然后与重量为3倍的水混合并搅拌均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；所述的硅酸钠溶液的Na2O浓度为120g/L，SiO2浓度为60g/L；
（6）将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热至120℃，进行水热合成反应，反应时间30min；
（7）水与硬硅钙石前驱体的重量比为15，在265℃进行水热合成反应，反应时间60min，获得水的重量含量在32%的硬硅钙石浆体；
（8）将硬硅钙石浆体烘干去除水分，然会在1250℃然后煅烧，煅烧时间为30min，获得硅灰石。

Claims (6)

1.一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）化学选矿：将粉煤灰放入装有化学选矿溶剂的配料槽进行配料，化学选矿溶剂含Na2O 30~120g/L，含SiO2 ≤5g/L；配料比例按化学选矿溶剂与粉煤灰重量比为3~9；然后进行化学选矿处理，反应温度70~120℃、反应时间30~600min；获得的化学选矿浆液经过水平带式过滤机进行连续分离及洗涤，获得洗涤滤渣和粗制硅酸钠溶液；将洗涤滤渣再次洗涤后制成水重量含量在30~45%的粉煤灰精矿；
（2）制备生料浆：将粉煤灰精矿与含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液、石灰石、无烟煤、含水铝硅酸钠渣和钙铝硅渣混合后配制成生料浆：配制比例按生料浆中主CaO与SiO2的摩尔比为1.95~2.05，副CaO与TiO2的摩尔比为1，主CaO与副CaO之和为生料浆中的全部CaO；Na2O和K2O的总摩尔数为总碱摩尔数，Al2O3和Fe2O3的总摩尔数为总铝铁摩尔数，总碱摩尔数与总铝铁摩尔数的比值为0.85~1.1，生料浆中水的重量含量为35~45%，并且生料浆的固体部分中粒度≥300μm的物料占全部固体部分物料≤5%；所述的含有碳酸钠或碳酸钠结晶的铝酸钠溶液为制备氢氧化铝过程中形成的碳分分解蒸发母液；所述的含水铝硅酸钠渣为制备氢氧化铝时进行常压或中压停留脱硅反应生产的含水铝硅酸钠渣；所述的钙铝硅渣是制备氢氧化铝过程中二次脱硅反应产生的钙铝硅渣；
（3）烧结制备熟料：将生料浆用出口压力达2.0~5.0MPa的料浆泵经喷枪喷入法送入熟料烧结窑进行烧结，烧结温度为1040~1350℃，烧结时间为 10~60 min，烧结完成后冷却至常温筛分破碎至粒度≤15 mm，获得烧结粉料作为熟料；
（4）熟料溶出及分离洗涤：准备熟料溶出调整液，熟料溶出调整液中Al2O3 浓度为45~70g/L，全部熟料溶出调整液与熟料的重量比为3~6；将熟料送入棒磨机或球磨机的同时，加入熟料重量0.6~2倍的熟料溶出调整液，进行湿法磨矿溶出；其余的熟料溶出调整液加入到棒磨机或球磨机配套的分级机内；控制溶出温度为68~78℃，溶出时间为10~30min；溶出后获得的溶出浆液的固体含量为100~300g/L；溶出浆液经沉降或过滤分离，获得固相和液相；将固相进行洗涤处理，获得水重量含量在30~45%的硅酸二钙洗涤料；液相为含硅铝酸钠的熟料溶出液，Al2O3浓度为80~140g/L，SiO2浓度为3~7g/L；
（5）制备硬硅钙石前驱体原始浆料：将硅酸二钙洗涤料与硅酸钠溶液进行配料，配料比按Ca与Si的摩尔比为0.85~1.05，然后与重量为3~20倍的水混合并搅拌均匀，获得硬硅钙石前驱体原始浆料；所述的硅酸钠溶液的Na2O浓度为30~120g/L，SiO2浓度为15~60g/L；
（6）水热合成制备硬硅钙石前驱体：将硬硅钙石前驱体原始浆料用蒸汽套管预热器或列管预热器间接预热至80~120℃，进行水热合成反应，反应时间30~300min；当水热合成反应温度>105℃时，反应完成后经闪蒸降压、过滤分离洗涤获得固相和含硅氢氧化钠溶液；当水热合成反应温度≤105℃时，直接进行过滤分离获得固相和含硅氢氧化钠溶液；将固相洗涤后获得硬硅钙石前驱体；
（7）水热合成制备硬硅钙石浆体：将硬硅钙石前驱体与水混合制备成浆料，水与硬硅钙石前驱体的重量比为5~15，再次用蒸汽套管预热器或列管预热器预热至160~265℃，进行水热合成反应，反应时间60~360min，然后经多级闪蒸回收余热后降到常压，最后经压滤获得水的重量含量在6~32%的硬硅钙石浆体；
（8）制备硅灰石：将硬硅钙石浆体烘干去除水分，然会在750~1250℃然后煅烧，煅烧时间为30~120min，获得硅灰石。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于步骤（4）获得的熟料溶出液经常压或中压停留脱硅反应，获得一次精制铝酸钠溶液，部分一次精制铝酸钠溶液再加入石灰乳进行二次脱硅反应及自动过滤机精制，获得二次精制铝酸钠溶液；将一次精制铝酸钠溶液送种分分解槽分解生产氢氧化铝，将二次精制铝酸钠溶液送碳分分解生产氢氧化铝；碳分蒸发母液作为含碳酸钠的铝酸钠溶液返回步骤（2）制备生料浆；氢氧化铝经过滤洗涤后送焙烧炉生产氧化铝；二次脱硅反应生成的钙铝硅渣返回步骤（2）制备生料浆。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于步骤（1）获得的粗制硅酸钠溶液中Na2O浓度为30~120g/L，SiO2浓度为15~60g/L；将粗制硅酸钠溶液进行叶滤精制，获得固体浮游物小于15mg/L的精制硅酸钠溶液，然后进入步骤（5）中作为硅酸钠溶液使用。
4.根据权利要求1所述的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于步骤（4）中将固相进行洗涤处理获得的滤液作为熟料溶出调整液。
5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于所述的硬硅钙石前驱体的Na2O含量≤3g/L。
6.根据权利要求1所述的一种粉煤灰烧结水热法生产硅灰石及氧化铝的方法，其特征在于步骤（6）获得的含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤（1）使用；步骤（4）获得的熟料溶出液中，除制备氢氧化铝的熟料溶出液以外，其余的部分经自动叶滤机精制后与上述的精制硅酸钠溶液合成一种或几种沸石产品，合成沸石过程产生的溶液作为含硅氢氧化钠溶液进行蒸发，然后加入氢氧化钠调配成化学选矿溶剂，返回步骤（1）使用。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362703A (en) * 1982-03-01 1982-12-07 Iowa State University Research Foundation, Inc. Process for preparing cryolite from fly ash
CN103172095A (zh) * 2013-03-22 2013-06-26 东北大学设计研究院（有限公司） 高铝粉煤灰高温碱浸生产超白氢氧化铝及副产品的方法
CN103539137A (zh) * 2013-11-07 2014-01-29 大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心 一种以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法
CN103788412A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 陕西理工学院 一种用粉煤灰制备塑料改性剂的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362703A (en) * 1982-03-01 1982-12-07 Iowa State University Research Foundation, Inc. Process for preparing cryolite from fly ash
CN103172095A (zh) * 2013-03-22 2013-06-26 东北大学设计研究院（有限公司） 高铝粉煤灰高温碱浸生产超白氢氧化铝及副产品的方法
CN103539137A (zh) * 2013-11-07 2014-01-29 大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心 一种以粉煤灰为原料生产硬硅钙石的方法
CN103788412A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 陕西理工学院 一种用粉煤灰制备塑料改性剂的方法

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