CN106140082A - 一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其步骤在于：将燃煤炉渣进行粉碎；将粉碎物料进行酸活化处理，除铁、除铝后，加入到碱液中，搅拌、提硅；对提硅浆液进行过滤、洗涤，收集滤液及洗涤液并为原液；同时配制Ca(OH)2悬浊液，并将原液加入到悬浊液中搅拌反应，经洗涤、过滤、干燥制得强吸附性粉体材料。本发明以固废燃煤炉渣为原料制备强吸附性粉体材料，工艺简单、制备成本低，可极大地促进燃煤炉渣的减量及高值化利用技术的发展，适合工业推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，是发展燃煤炉渣资源化利用的新技术，属于环境保护和新型吸附材料技术领域。
背景技术
随着我国工业的快速发展，煤炭的大量燃烧，除产生粉煤灰、有害气体等污染物外，还产生了大量的燃煤炉渣。尽管燃煤炉渣已应用于水泥、混凝土、硅酸盐等行业，但产品附加值低，且燃煤炉渣中大量的有效成分没有得到合理的利用，尤其是炉渣中丰富的硅资源没有得以有效、高值化的利用，极大程度地造成了资源的浪费。燃煤炉渣中SiO2的含量最高可达50％，若将燃煤炉渣中硅资源充分利用，将对固废燃煤炉渣的资源化利用和环境保护具有重要意义。
燃煤炉渣的综合利用在近几年取得了一些成果。中国科学院程迅等将炉渣分离成可燃和不可燃的两种物质，将可燃物质回收，不可燃物质用来制水泥。该工艺的缺点是炉渣分离困难，分离出的可燃物质不符合大多数大锅炉的要求，另外该工艺直接将不可燃部分用于生产水泥，未实现炉渣中硅资源的资源化利用。如中国专利CN102336560A“一种蒸压炉渣砖”，是在炉渣(60％～70％)中加入河沙(17％～27％)、CaO(10％～12％)及磷石膏(1％～3％)，经原料预处理、混合搅拌、消化、轮碾、砖坯成型、蒸压养护制得成品，其中蒸压养护温度为180℃～190℃，蒸养压力为1.2MPa，蒸压养护周期为10h。这种蒸压炉渣砖抗压强度高，在解决工业废弃物的同时能生产出质量较高的建筑材料，但缺点是：工艺复杂，蒸养温度高，蒸压养护周期长，能耗较高。
综上所述，现有的燃煤炉渣利用技术还不完善，在不同程度上存在耗能高、附加值低、成本高等问题，尤其是燃煤炉渣中的硅资源尚未得到充分利用。
本发明以燃煤炉渣为原料制备强吸附粉体材料，充分利用了燃煤炉渣中的硅资源，这将对我国燃煤炉渣综合利用技术的发展具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法。
本发明对燃煤炉渣的来源没有严格限制，所有燃煤炉渣均适用，但考虑制备强吸附粉体材料过程的经济性，优先选择硅含量大于30％的燃煤炉渣。本发明所述的燃煤炉渣的粒度为80～500目，酸活化所选用的酸为盐酸、硫酸、硝酸等，质量分数为(10～30)％。
本发明先将燃煤炉渣粉碎，将粉碎物料加入到酸液中进行酸化处理，除铁、除铝后洗涤干燥，得到酸活化燃煤炉渣；将酸化后的燃煤炉渣加入到碱液中，搅拌、提硅；对提硅浆液进行过滤，并洗涤滤饼，收集滤液及洗涤液并为原液；并将原液加入到Ca(OH)2悬浊液中搅拌反应，经过滤、洗涤、干燥制得强吸附性粉体材料。
具体实施方式
下面结合具体的实施方案来描述本发明利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法。
实施例1：
将燃煤炉渣粉碎至400目，取粉碎后的燃煤炉渣30g，加入到180mL质量分数为10％的盐酸溶液中进行酸活化处理，96℃下反应60min，除铁、除铝。反应后以水洗涤近中性，抽滤，140℃干燥6h，备用。取酸活化燃煤炉渣15g，按照酸活化燃煤炉渣与KOH质量比为1∶2的配比，称取KOH并配制质量分数为25％的KOH溶液。将酸活化燃煤炉渣加入到KOH溶液中，100℃下搅拌3h，提硅。抽滤提硅浆液，并洗涤滤饼，收集滤液及洗涤液并为原液；按照Ca(OH)2与原液中硅的钙硅摩尔比为1.4∶1称取适量的Ca(OH)2，以Ca(OH)2与水的质量比为1∶15加水，室温搅拌40min，配制成Ca(OH)2悬浮液。将适量原液加入到配制好 的悬浮液中，在85℃下搅拌反应60min，反应完毕后对合成的强吸附粉体材料进行洗涤、抽滤，将滤饼于140℃下干燥6h即得干燥的强吸附性粉体材料成品。
产物主要物化性质：
强吸附粉体材料的颗粒直径为(5～50)μm，BET比表面积为139.8m2/g，总孔体积为0.94cm3/g，平均孔径为16.7nm。
FTIR光谱数据：465cm-1、565cm-1、995cm-1、1410cm-1、1490cm-1、1630cm-1、3420cm-1。
能谱结果表明强吸附粉体材料含O、Ca、Si、C、Na等五种元素。
差热分析：在30℃～526℃内，材料失重25.89％；在655～900℃内，失重5.49％。
实施例2：
将燃煤炉渣粉碎至150目，取粉碎后的燃煤炉渣30g，加入到210mL质量分数为8％的硝酸溶液中进行酸活化处理，90℃下反应90min，除铁、除铝。反应后以水洗涤近中性，抽滤，140℃干燥6h。取酸活化燃煤炉渣20g，按照酸活化燃煤炉渣与NaOH质量比为1∶2.5的配比，称取NaOH并配制成质量分数为20％的溶液。将酸活化燃煤炉渣加入到NaOH溶液中，100℃下搅拌3h，提硅。抽滤提硅浆液，并洗涤滤饼，收集滤液及洗涤液并为原液；按照Ca(OH)2与原液中硅的钙硅摩尔比为1.5∶1称取适量的Ca(OH)2，以Ca(OH)2与水的质量比为1∶15加水，室温搅拌40min，配制成Ca(OH)2悬浮液。将适量原液加入到配制好的悬浮液中，在87℃下搅拌反应60min，反应完毕后对合成的强吸附粉体材料进行洗涤、抽滤，将滤饼于140℃下干燥6h即得干燥的强吸附性粉体材料成品。
产物主要物化性质：
强吸附粉体材料的颗粒直径为(5～50)μm，BET比表面积为132.3m2/g，总孔体积为0.565cm3/g，平均孔径为30.8nm。
FTIR光谱数据：453cm-1、560cm-1、972cm-1、1429cm-1、1650cm-1、3475cm-1。
能谱结果表明强吸附粉体材料含O、Ca、Si、C、Na等五种元素。
差热分析：在30℃～525℃内，材料失重23.18％；在654～913℃内，失重6.12％。
Claims (6)
1.一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其具体步骤为：
(1)酸活化处理：将燃煤炉渣进行粉碎；将粉碎物料加入到酸液中进行酸活化处理，除铁、除铝后洗涤干燥，得到酸化燃煤炉渣；
(2)提硅过程：将酸活化后的燃煤炉渣加入到碱液中，搅拌、提硅；对提硅浆液进行过滤、洗涤，收集滤液及洗涤液并为原液；
(3)强吸附性粉体材料的制备过程：将原液加入到Ca(OH)2悬浊液中搅拌反应，经过滤、洗涤、干燥制得强吸附性粉体材料。
2.按照权利要求1所述的一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其特征在于，该工艺对所有燃煤炉渣均适用，但考虑制备强吸附粉体材料过程的经济性，优先选择硅含量大于30％的燃煤炉渣。
3.按照权利要求1所述的一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其特征在于，所述燃煤炉渣粉碎粒度为80～500目，酸活化所选用的酸为盐酸、硫酸、硝酸等，酸浓度质量分数为(10～30)％，酸活化、除铁、除铝反应时间为(1～4)h。
4.按照权利要求1所述的一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其特征在于，所述碱液浓度为(10～40)％，所选用的碱为NaOH、KOH等，碱与燃煤炉渣的质量比在(0.5～3)∶1之间；所述酸化燃煤炉渣与碱液的提硅反应温度为70～140℃，提硅反应时间为(0.5～4)h。
5.按照权利要求1所述的一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其特征在于，所述Ca(OH)2悬浊液中Ca(OH)2与原液中硅的摩尔比为(0.1～2.5)∶1，配制悬浮液时Ca(OH)2与水的质量比为1∶(2～40)；所述原液与Ca(OH)2悬浊液生产强吸附粉体材料过程的搅拌反应温度为60～120℃，反应时间为(0.5～6)h。
6.按照权利要求1所述的一种利用燃煤炉渣制备强吸附性粉体材料的方法，其特征在于，所述最终产品干燥时间为(2～6)h，温度为100～300℃，既得强吸附粉体材料。
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