CN107082433B - 一种硬硅钙石及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硬硅钙石及其制备方法和应用。其中制备方法包括如下步骤：1)将粉煤灰脱硅液与石灰乳进行反应，得到硅酸钙浆料；2)对硅酸钙浆料实施静洗；3)对静洗后的硅酸钙浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；4)对硬硅钙石浆料实施搅洗；5)对搅洗后的硬硅钙石浆料实施干燥处理，得到硬硅钙石。本发明在硬硅钙石的制备过程中增加了静洗和搅洗的步骤，使制备得到的硬硅钙石晶须发育良好，并具有更高的长径比和结晶程度，从而提高了轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性。

Description

一种硬硅钙石及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种硬硅钙石及其制备方法和应用，属于保温材料技术领域。
背景技术
轻质硅酸钙保温材料具有质量轻、防火、耐高温、隔音隔热性能好、强度高、尺寸稳定、装饰性好、原料广泛、加工设备简单、能量消耗低等优点，因此可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材等领域。硬硅钙石(6CaO·6SiO2·H2O)是轻质硅酸钙保温材料的主要原料，其结构属于单斜晶系，微观结构为棱镜状晶体或纤维状聚集体。
传统的硬硅钙石主要是由石英砂、硅藻土经细磨处理后作为硅质原料，以石灰、电石渣等作为钙质原料，然后将钙质原料和硅质原料按照一定的CaO/SiO2摩尔比混合后在150～400℃下经动态水热合成反应得到。采用上述方法，需要对原料进行粉磨加工，且反应过程中液固比较高，反应时间较长，导致物耗和能耗都较高。并且，在反应过程中，容易发生原料反应不完全的问题，得到的硬硅钙石晶体的晶化程度较差。
根据粉煤灰硅铝伴生的特性，目前已开发出利用粉煤灰中非晶态二氧化硅资源，使用高铝粉煤灰提取氧化铝联产过程中的粉煤灰预脱硅工艺制备的粉煤灰脱硅液作为硅质原料，然后配以石灰乳混合均匀后进行动态水热合成反应制备硬硅钙石的新工艺，该工艺主要包括如下的苛化反应和晶化反应两个过程：
Ca(OH)2+Na2SiO3→CaSiO3+2NaOH(苛化反应)
6CaSiO3+H2O→6CaO·6SiO2·H2O(晶化反应)
这种工艺，粉煤灰脱硅液作为硅质原料，其中的SiO2以游离[H2SiO]4-阴离子基团形式溶解于氢氧化钠溶液；石灰乳作为钙质原料，其中的微细Ca(OH)2颗粒以Ca(H2O)5(OH)+的形式微溶于水中形成悬浊液，有类似于胶体的特性，因此硅质原料和钙质原料的反应近似于液-液反应。由于上述两种原料都具备较高的活性和溶解性，因而有利于使反应更充分与彻底，液固比和能耗都较低，并且硬硅钙石产物的晶体发育也较好。并且，由于上述工艺使用固体废弃物作为原料，因为降低了轻质硅酸钙保温材料的成本。
虽然采用粉煤灰脱硅液与石灰乳经动态水热合成反应制备硬硅钙石具有上述诸多优势，但是如果采用上述硬硅钙石为原料制备轻质硅酸钙保温材料，容易出现轻质硅酸钙保温材料在成型后强度和耐久性不高的问题。因此，如何改进硬硅钙石的制备工艺，改善轻质硅酸钙保温材料的应用性能，是目前需要解决的实际问题。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种硬硅钙石及其制备方法和应用，通过在以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料制备硬硅钙石的过程中增加静洗和搅洗的步骤，有效控制了硬硅钙石产物中所附着的碱，使得到的硬硅钙石晶须发育更良好，长径比和结晶程度都更高，因而能够提高轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性。
本发明首先提供了一种硬硅钙石的制备方法，包括如下步骤：
1)将粉煤灰脱硅液与石灰乳进行反应，得到硅酸钙浆料；
2)对硅酸钙浆料实施静洗；
3)对静洗后的硅酸钙浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；
4)对硬硅钙石浆料实施搅洗；
5)对搅洗后的硬硅钙石浆料实施干燥处理，得到硬硅钙石；
其中，
静洗包括：使用热水对硅酸钙浆料进行逆向洗涤，直至静洗后的硅酸钙浆料中以Na2O计的碱含量为3wt％～6wt％；
搅洗包括：向硬硅钙石浆料中通入二氧化碳气体，随后使用热水进行逆向洗涤，直至搅洗后的硬硅钙石浆料中以Na2O计的碱含量小于1wt％。
现有以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料直接经动态水热合成反应制备得到的硬硅钙石在用于轻质硅酸钙保温材料时，容易出现轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性不高的问题。发明人经过研究，分析产生上述问题的原因可能是：在动态水热合成反应的同时，会生成氢氧化钠，且粉煤灰脱硅液中也会含有氢氧化钠。氢氧化钠能够同时作为激发剂和活性剂参与到硬硅钙石合成的全过程中，具体是可以促进二氧化硅晶体的溶解和硬硅钙石晶核的形成及晶体的发育，从而能够提高硬硅钙石的生成效率并保证结晶程度。但是在动态水热合成反应结束后，如果氢氧化钠不能从反应体系中有效脱除，一方面会造成氢氧化钠在硬硅钙石乃至轻质硅酸钙保温材料中的残留，这部分碱在轻质硅酸钙保温材料长期使用过程中，会从中间向外表面缓慢渗透出来，造成类似硅酸盐水泥行业“返碱”的情况；另一方面，氢氧化钠作为一种碱激发剂，还会对硬硅钙石晶须造成腐蚀和晶须切断的副作用，使硬硅钙石晶须的长径比下降，并降低结晶程度，如图1和图2所示。上述因素，均会对轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性造成负面影响。因此，本发明在以粉煤灰脱硅液与石灰乳为原料制备硬硅钙石的过程中，增加了静洗和搅洗的工艺步骤，在不影响动态水热合成反应的同时，降低硬硅钙石产物中携带的残碱含量，避免了氢氧化钠对硬硅钙石晶体的危害，也避免了后续“返碱”现象的发生，从而提高了轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性。
具体的，在硬硅钙石制备过程中，上述步骤1)，实际上是粉煤灰脱硅液与石灰乳混合并进行苛化反应，生成水化硅酸钙(C-S-H)和氢氧化钠的过程，即得到的硅酸钙浆料中含有水化硅酸钙和氢氧化钠。本发明对于步骤1)中的具体工艺不做特别限定，可采用本领域常规的技术手段。在本发明一具体实施方式中，步骤1)具体包括：
将粉煤灰脱硅液与石灰乳按照CaO/SiO2摩尔比为0.95～1.05的比例混合，然后在60～95℃下反应45～120min，得到硅酸钙浆料；
其中，粉煤灰脱硅液中Na2O浓度为30～80g/L，SiO2浓度为40～60g/L，石灰乳中CaO浓度为150～220g/L。
上述Na2O和SiO2的浓度，是以Na2O和SiO2为准，计量粉煤灰脱硅液中氢氧化钠和硅酸钠的浓度；上述CaO的浓度，是以CaO为准计量石灰乳中氢氧化钙的浓度。
本发明对于上述粉煤灰脱硅液的来源不做特别限定，比如可以是高铝粉煤灰提取氧化铝联产过程中的粉煤灰预脱硅工艺制备的粉煤灰脱硅液。在本发明一具体实施方式中，是将高铝粉煤灰加入到14wt％～20wt％的氢氧化钠溶液中形成浆液，并控制氢氧化钠与高铝粉煤灰干基的质量比为(0.45～0.70)：1，然后在温度为100～140℃下进行脱硅反应1～3h，最后对反应产物进行固液分离，得到的固体产物作为生产氧化铝的原料，液体产物即为粉煤灰脱硅液。可以理解，为了使粉煤灰脱硅液达到上述苛化反应对原料的要求，还包括对得到的粉煤灰脱硅液的浓度进行适当调整。
本发明对于上述石灰乳的来源不做特别限定，可商购，也可自行制备。在本发明一具体实施方式中，是将采石场得到的石灰石经过破碎、洗石、分级后，控制尺寸为75～150mm，然后在立窑中使用20～40mm无烟煤进行煅烧，得到的石灰过筛去掉煤渣(灰)和小粒石灰及石灰粉尘后，破碎为10～30mm的颗粒，随后与温度为55～65℃的温水按照石灰：水质量比为1：(4～6)混合进行消化，消化完成后使用热水进行稀释，然后经过三级筛和旋液分离器后得到石灰乳。
本发明中，对硅酸钙浆料实施静洗，实际上是通过逆向洗涤，以去除硅酸钙浆料中的氢氧化钠，并控制静洗后的硅酸钙浆料中氢氧化钠的含量。本发明对于逆向洗涤的具体工艺不做特别限定，只要使静洗后的硅酸钙浆料中以Na2O计的碱(NaOH)含量为3～6wt％。在本发明一具体实施过程中，是使用相对于绝干硅酸钙浆料的4～6倍体积的热水，分2～4次对硅酸钙浆料进行逆向洗涤，其中热水的温度为86～95℃。
静洗完成后分别收集静洗后的硅酸钙浆料以及静洗洗涤液。其中，静洗洗涤液实际上就是氢氧化钠溶液，经过进一步蒸法、浓缩后，可作为化工原料使用。
进一步地，为促进静洗效率，通常静洗过程在维持搅拌下进行，并控制搅拌速度为200～300rpm，搅拌时间为25～60min。
静洗完成后，即可对静洗后的硅酸钙浆料实施后续的水热合成反应，使水化硅酸钙经晶化反应得到硬硅钙石。本发明对于步骤3)的具体工艺不做特别限定，采用本领域常规的水热合成工艺即可。在本发明一具体实施方式中，步骤3)具体包括：
将静洗后的硅酸钙浆料在水热高压反应釜内升温至180～240℃，随后在180～220℃下保温1～5h，得到硬硅钙石浆料，
其中，上述静洗后的硅酸钙浆料的液固质量比为(20～30)：1，升温时的搅拌速度为100～400rpm，保温时的搅拌速度50～200rpm。
本发明对于上述升温速率不做严格控制，可根据水热高压反应釜的性能合理设定。在本发明具体实施过程中，通常升温时间控制在1～3h。
可以理解，在步骤3)之前，可以首先对静洗后的硅酸钙浆料进行调整，使其中的液固质量比达到(20～30)：1，然后在水热反应釜内进行水热合成反应。
经过了水热合成反应后得到的硬硅钙石浆料中，含有硬硅钙石和氢氧化钠。本发明通过对硬硅钙石浆料实施搅洗处理，实际上是通过在硬硅钙石浆料中通入二氧化碳，使二氧化碳与氢氧化钠发生反应得到碳酸钠，随后通过逆向洗涤除去碳酸钠的过程。本发明对于步骤4)的具体工艺参数不做特别限定，只要控制搅洗后的硬硅钙石浆料中以Na2O计的碱(碳酸钠)含量小于1wt％即可，通常控制搅洗后的硬硅钙石浆料中以Na2O计的碱含量小于0.5wt％。在本发明一具体实施方式中，对硬硅钙石浆料实施搅洗，具体包括：
向液固质量比为(10～25)：1的硬硅钙石浆料中通入二氧化碳气体，维持硬硅钙石浆料的温度为60～80℃，二氧化碳气体的体积浓度≥38％，每立方米硬硅钙石浆料中二氧化碳气体的通气量为80～125L/min；
随后使用相对于绝干硬硅钙石浆料的4～6倍体积的热水，分2～4次进行逆向洗涤，其中，热水温度为86～95℃。
进一步地，为促进搅洗效率，还可以使搅洗过程(包括通入二氧化碳气体和逆向洗涤的过程)在维持搅拌下进行，控制搅拌速度为350～550rpm，搅拌时间为30～60min。
可以理解，在步骤4)之前，可以首先对硬硅钙石浆料进行调整，使其中的液固质量比达到(10～25)：1，然后实施搅洗。
在上述搅洗过程中，通过通入过量的二氧化碳，使硬硅钙石浆料中的氢氧化钠完全转化为碳酸钠，在本发明具体实施过程中，可以在通入二氧化碳的过程中不断监测硬硅钙石浆料的碱性变化情况，待硬硅钙石浆料的碱性基本不发生变化，即可停止通入二氧化碳，并实施后续的逆向洗涤。
搅洗完成后收集分别收集搅洗后的硬硅钙石浆料以及搅洗洗涤液。其中，搅洗洗涤液实际是碳酸钠溶液，经过进一步蒸法、浓缩后，可作为化工原料使用。
本发明对于步骤5)的具体工艺不做特别限定，可以采用本领域常规的干燥方式，对搅洗后的硬硅钙石浆料实施干燥处理，得到硬硅钙石。比如可以在大于100℃的温度下，比如105～110℃下，对搅洗后的硬硅钙石浆料实施烘干处理，得到硬硅钙石。
本发明还提供一种采用上述方法制备得到的硬硅钙石。由于在制备过程中实施了静洗和搅洗，有效控制了硬硅钙石产物中携带的残碱浓度，在不影响硬硅钙石的合成效率的前提下，还使硬硅钙石晶须发育更好，长径比和结晶程度都高于传统工艺得到的硬硅钙石。
本发明还提供上述硬硅钙石在制备轻质硅酸钙保温材料中的应用。
本发明对于以硬硅钙石为原料制备轻质硅酸钙保温材料的具体工艺方法不做特别限定，可采用本领域常规的方法，比如可采用中国专利申请CN201310541465.3或CN201310541465.3中记载的方法。在本发明具体实施过程中，是在步骤4)中得到的搅洗后的硬硅钙石浆料中加入1～3％的纤维增强原料和0.5～3％的水玻璃，然后经压滤、脱水、成型、脱模和烘干，得到轻质硅酸钙保温材料。具体包括如下步骤：
将步骤4)中得到的搅洗后的硬硅钙石浆料泵送到中间槽，然后向中间槽内加入3％的玻璃纤维和约2％的水玻璃，搅拌均匀后泵送到压滤机成机中，在5000t的压力下保载1.5min成型，最后将成型后的轻质硅酸钙保温材料在隧道窑内105℃左右的温度下烘干18h，得到最终产品。
本发明提供了一种硬硅钙石的制备方法，通过在以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料制备硬硅钙石的过程中增加了静洗和搅洗的步骤，以有效控制硬硅钙石产物中所附着的碱浓度，从而使硬硅钙石的晶体发育更加良好，提高了硬硅钙石晶须的长径比和结晶程度。并且，上述制备方法操作简单，高效易行，具有较大的推广应用价值。
本发明还提供了一种采用上述方法制备得到的硬硅钙石。由于严格控制了硬硅钙石产物中残碱含量，因而避免了氢氧化钠对硬硅钙石晶体结构的危害，所以相对于以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料直接经动态水热合成反应制备得到的硬硅钙石，本发明中提供的硬硅钙石，晶体发育更加良好，且具有更高长径比的晶须及更高的结晶程度。
本发明还提供了上述硬硅钙石在制备轻质硅酸钙保温材料中的应用。由于硬硅钙石产物中携带的残碱含量得以有效控制，避免了“返碱”现象的发生，并且由于硬硅钙石具有良好的晶体结构，因此使轻质硅酸钙保温材料产品的各项性能均能达到《GB/T10699-1998硅酸钙绝热制品》的相关要求，并且，与现有技术制得的轻质硅酸钙保温材料相比，具有更低的导热系数，尤其是在高温段，二者导热系数的差异更为明显。同时，其结构强度也有了明显提高。所以，采用本发明提供的方法制得的硬硅钙石为原料，有效提高了轻质硅酸钙保温材料成型后的强度和耐久性。
附图说明
图1是采用传统工艺制备得到的硬硅钙石的低倍扫描电镜照片；
图2是采用传统工艺制备得到的硬硅钙石的高倍扫描电镜照片；
图3是本发明实施例1中硬硅钙石的制备工艺流程图；
图4是本发明实施例1中制得的硬硅钙石的低倍扫描电镜照片；
图5是本发明实施例1中制得的硬硅钙石的高倍扫描电镜照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施中的附图，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
一种硬硅钙石的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)向100L Na2O浓度为30g/L、SiO2浓度为40g/L的粉煤灰脱硅液中，在搅拌情况下加入24.89L CaO浓度为150g/L的石灰乳(相当于CaO/SiO2摩尔比约为1.0)，搅拌速度为50rpm，温度保持60℃，反应时间45min，反应完成后，继续维持搅拌15min后，直至硅酸钙浆料的碱性不变化。
2)使用30.9L热水(即热水相对绝干硅酸钙浆料的4倍体积)分2次进行逆向洗涤，热水温度为86℃，分别收集静洗后的硅酸钙浆料和静洗洗涤液(即氢氧化钠溶液)，静洗洗涤液通过蒸发、浓缩后，可作为化工原料使用。
3)调整静洗后的硅酸钙浆料，使液固质量比约为L/S＝20，然后在水热高压反应釜内升温至220℃，升温及反应时间控制为8h，搅拌速度300rpm，随后在210℃下保温4h，搅拌速度200rpm，反应完成后降到室温，得到硬硅钙石浆料。
4)调整硬硅钙石浆料中的液固质量比为L/S＝10，在维持搅拌下通入体积浓度为38％的二氧化碳气体，硬硅钙石浆料的温度控制在60℃，搅拌速度为350rpm，每立方米硬硅钙石浆料中CO2通气量80L/min，不断监测浆料的碱性变化，0.5h后，硬硅钙石浆料的碱性基本不再发生变化，使用30.9L热水(即热水相对绝干硬硅钙石浆料的4倍体积)分2次进行逆向洗涤，热水温度为86℃，分别收集搅洗后的硬硅钙石浆料和搅洗洗涤液(碳酸钠溶液)，通过蒸发、浓缩后，可作为化工原料使用，搅洗后的硬硅钙石浆料中Na2O质量浓度为0.26％。
5)在105℃下烘干搅洗后的硬硅钙石浆料，得到硬硅钙石。
图4和图5分别是实施例1制备得到的硬硅钙石在不同放大倍数下的扫描电镜照片，与现有的以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料直接经动态水热合成反应制备得到的硬硅钙石相比(参考图1和图2)，本实施例制得的硬硅钙石，晶须发育更加良好，长径比更高，且结晶程度也更高。
采用中国专利申请CN201310541465.3实施例1中记载的方法，以本实施例制备得到的硬硅钙石为原料，制备轻质硅酸钙保温材料产品，具体包括：
首先将步骤4)中得到的搅洗后的硬硅钙石浆料泵送到中间槽，然后向中间槽内加入3％的玻璃纤维和约2％的水玻璃，搅拌均匀后泵送到压滤机成机中，在5000t的压力下保载1.5min成型，最后在隧道窑内105℃左右的温度下烘干18h，得到轻质硅酸钙保温材料产品。
按照GB11968-2006标准中的方法对上述轻质硅酸钙保温材料产品的性能进行测试，测试结果参见表1。根据表1可知，本实施例的轻质硅酸钙保温材料，其各项性能均高于《GB/T10699-1998硅酸钙绝热制品》中的相关要求，尤其是在高温段的导热系数，远远低于标准要求。所以，该轻质硅酸钙保温材料在成型后的强度和耐久性都较好。
实施例2
一种硬硅钙石的制备方法，包括如下步骤：
1)向100L Na2O浓度为80g/L、SiO2浓度为60g/L的粉煤灰脱硅液中，在搅拌情况下加入25.45L CaO浓度为220g/L的石灰乳(相当于CaO/SiO2摩尔比为1.0)，搅拌速度为150rpm，温度保持95℃，反应时间1.5h，反应完成后，维持搅拌反应时间15min后，直至硅酸钙浆料的碱性不变化。
上述粉煤灰脱硅液采用如下方法制得：将粉煤灰加入到18wt％的氢氧化钠溶液中形成浆液，并控制氢氧化钠与粉煤灰干基的质量比为0.60：1，在温度为120℃下进行脱硅反应2h，反应结束后对脱硅浆液进行固液分离，得到的液体即为粉煤灰脱硅液。
上述石灰乳采用如下方法制得：将采石场得到的石灰石经过破碎、洗石、分级后，控制尺寸为75～150mm，然后在立窑中使用20～40mm无烟煤进行煅烧，得到的石灰过筛去掉煤渣(灰)和小粒石灰及石灰粉尘后，破碎为10～30mm的颗粒，随后与温度为60℃的温水按照石灰：水质量比为1：5混合进行消化，消化完成后使用热水进行稀释，然后经过三级筛和旋液分离器后得到石灰乳。
2)使用69.6L热水(即热水相对绝干硅酸钙浆料为6倍)分4次进行逆向洗涤，热水温度为95℃，洗涤后分别收集静洗后的硅酸钙浆料和静洗洗涤液(实际是氢氧化钠溶液)，静洗洗涤液通过蒸发、浓缩后，可作为化工原料使用。
3)调整静洗后的硅酸钙浆料，使液固质量比约为L/S＝30，然后进行搅拌，在水热高压反应釜内升温至200℃，升温及反应时间控制为7h，搅拌速度200rpm，随后在约200℃下保温4h，搅拌速度约为200rpm，反应完成后降到室温，得到后得到硬硅钙石浆料。
4)调整硬硅钙石浆料中的液固质量比为L/S＝25，在维持搅拌下通入体积浓度为42％的二氧化碳气体，硬硅钙石浆料的温度控制在80℃，搅拌速度为550rpm，每立方米硬硅钙石浆料中CO2通气量125L/min，不断监测浆料的碱性变化，1h后，硬硅钙石浆料的碱性不变化，使用69.6L热水(即热水相对绝干硬硅钙石浆料的6倍)分4次进行逆向洗涤，热水温度为95℃，分别收集搅洗后的硬硅钙石浆料和搅洗洗涤液，其中搅洗洗涤液为碳酸钠溶液，通过蒸发、浓缩后，可作为化工原料使用，搅洗滤液中Na2O质量浓度为0.18％。
5)在105℃下烘干搅洗滤液，得到硬硅钙石。
对实施例2得到的硬硅钙石进行表征，其扫描电镜照片与实施例1中硬硅钙石的扫描电镜照片基本相同。与现有的以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料直接经动态水热合成反应制备得到的硬硅钙石相比(参考图1和图2)，采用本实施例的方法制备得到的硬硅钙石，晶须发育良好，长径比更高，且结晶程度也更高。
采用中国专利申请CN201310541465.3实施例1中记载的方法，以本实施例制备得到的硬硅钙石为原料，制备轻质硅酸钙保温材料产品，具体包括：
首先将步骤4)中得到的搅洗后的硬硅钙石浆料中泵送到中间槽，然后向中间槽内加入3％的玻璃纤维和约2％的水玻璃，搅拌均匀后泵送到压滤机成机中，在5000t的压力下保载1.5min成型，最后在隧道窑内105℃下烘干18h，得到轻质硅酸钙保温材料产品。
按照GB11968-2006标准中的方法对上述轻质硅酸钙保温材料产品的性能进行测试，测试结果参见表1。根据表1可知，本实施例的轻质硅酸钙保温材料，其各项性能均高于《GB/T10699-1998硅酸钙绝热制品》中的相关要求，尤其是在高温段的导热系数，远远低于标准要求。所以，该轻质硅酸钙保温材料在成型后的强度和耐久性都较好。
对照例1
对照例1采用中国专利ZL201310547109.2中实施例1记载的方法制备硬硅钙石浆料，具体包括：
首先分别制得SiO2浓度为2.99g/L的精制脱硅液和CaO浓度为2.79g/L的石灰乳液，然后将精制脱硅液和石灰乳液混合均匀，控制混合液中的水固比约为25：1，钙硅摩尔比为1.0，在水热高压反应釜内升温至220℃，升温及反应时间控制为5h，搅拌速度350rpm，最后在200℃下保温2h，搅拌速度100rpm，反应完成后降到室温，得到硬硅钙石浆料。
以上述硬硅钙石浆料为原料，采用与实施例1中完全一致的方法制得轻质硅酸钙保温材料，其性能测试结果如表1所示。由表1可知，以粉煤灰脱硅液和石灰乳为原料，直接经动态水热合成反应制备得到的硬硅钙石在用于轻质硅酸钙保温材料时，虽然其各项性能都能达到相关标准要求，但是其结构强度和保温性能都低于本发明实施例1中的轻质硅酸钙保温材料，尤其是在高温段，对照例1的轻质硅酸钙保温材料的导热系数明显高于本发明实施例1的轻质硅酸钙保温材料。
对照例2
首先采用与实施例1中步骤1)完全一致的方法制备得到硅酸钙浆料，然后不经步骤2)的静洗，直接实施实施例1中的步骤3)，得到硬硅钙石浆料。
以上述硬硅钙石浆料为原料，采用与实施例1中完全一致的方法制得轻质硅酸钙保温材料，其性能测试结果如表1所示。
由表1可知，在硬硅钙石制备过程中，未经静洗和搅洗，最终制得的轻质硅酸钙保温材料的结构强度和保温性能虽然能够达到相关标准要求，但是其抗压强度和抗折强度远低于本发明实施例1中的轻质硅酸钙保温材料；其保温性能，尤其是在高温段下的导热系数，明显高于实施例1中的轻质硅酸钙保温材料。
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 (7)

1.一种硬硅钙石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将粉煤灰脱硅液与石灰乳进行反应，得到硅酸钙浆料；
2)对所述硅酸钙浆料实施静洗；
3)对静洗后的硅酸钙浆料进行水热合成反应，得到硬硅钙石浆料；
4)对所述硬硅钙石浆料实施搅洗；
5)对搅洗后的硬硅钙石浆料实施干燥处理，得到硬硅钙石；
其中，
所述静洗包括：使用热水对所述硅酸钙浆料进行逆向洗涤，直至静洗后的硅酸钙浆料中以Na2O计的碱含量为3～6wt％；
所述搅洗包括：向硬硅钙石浆料中通入二氧化碳气体，随后使用热水进行逆向洗涤，直至搅洗后的硬硅钙石浆料中以Na2O计的碱含量小于1wt％；
步骤2)中，对所述硅酸钙浆料实施静洗，具体包括：使用相对于绝干所述硅酸钙浆料的4～6倍体积的热水，分2～4次进行逆向洗涤，所述热水温度为86～95℃；
步骤4)中，对所述硬硅钙石浆料实施搅洗，具体包括：向液固质量比为(10～25)：1的硬硅钙石浆料中通入二氧化碳气体，维持硬硅钙石浆料的温度为60～80℃，二氧化碳气体的体积浓度≥38％，每立方米所述硬硅钙石浆料中二氧化碳气体的通气量为80～125L/min；随后使用相对于绝干所述硬硅钙石浆料的4～6倍体积的热水，分2～4次进行逆向洗涤，所述热水温度为86～95℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括：
将粉煤灰脱硅液与石灰乳按照CaO/SiO2摩尔比为0.95～1.05的比例混合，然后在60～95℃下反应45～120min，得到硅酸钙浆料；
其中，所述粉煤灰脱硅液中Na2O浓度为30～80g/L，SiO2浓度为40～60g/L，所述石灰乳中CaO浓度为150～220g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静洗在维持搅拌下进行，搅拌速度为200～300rpm，搅拌时间为25～60min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)具体包括：
将静洗后的硅酸钙浆料在水热高压反应釜内升温至180～240℃，随后在180～220℃下保温1～5h，得到硬硅钙石浆料，
其中，所述静洗后的硅酸钙浆料的液固质量比为(20～30)：1，升温时的搅拌速度为100～400rpm，保温时的搅拌速度50～200rpm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅洗在维持搅拌下进行，控制搅拌速度为350～550rpm，搅拌时间为30～60min。
6.一种权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到的硬硅钙石。
7.权利要求6所述的硬硅钙石在制备轻质硅酸钙保温材料中的应用。
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