CN107188191A

CN107188191A - 一种雪硅钙石的制备方法

Info

Publication number: CN107188191A
Application number: CN201710526621.7A
Authority: CN
Inventors: 朱勇; 薛焱璟; 王之霖
Original assignee: Changzhou Ruitan Trading Co Ltd
Current assignee: Changzhou Ruitan Trading Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本发明涉及一种雪硅钙石的制备方法，属于资源重回收利用技术领域。本发明将电石渣煅烧后研磨，得活化电石渣细粉；将活化电石渣细粉加入去离子水中，搅拌均匀后过滤，得石灰乳；将废弃玻璃破碎后研磨，得废弃玻璃粉；将废弃玻璃粉浸没于盐酸中，混合，过滤得滤渣，将滤渣水洗干燥后得预处理废弃玻璃粉；将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，搅拌均匀得前驱体液；将前驱体液加热搅拌后，冷却至室温并过滤，得滤饼，将滤饼干燥得雪硅钙石。本发明通过废弃玻璃中的Na₂O代替部分氢氧化钠，减少氢氧化钠用量，同时通过将电石渣活化后与水发生消化反应制得的碱代替部分氢氧化钠，进一步减少氢氧化钠用量，且原料易得，不会破换生态平衡。

Description

一种雪硅钙石的制备方法

技术领域

本发明涉及一种雪硅钙石的制备方法，属于资源重回收利用技术领域。

背景技术

雪硅钙石又称托贝莫来石，是一种水合硅酸钙矿物，理想的晶体化学式为Ca₅Si₆O₁₆（OH）₂·4H₂O。由于其具有导热系数小、强度高、耐高温等性能，传统工业上主要用于生产保温绝热材料和建材，然而，近些年的研究表明雪硅钙石与传统矿物吸附材料相比具有更好的离子交换性能，对诸如K⁺、Na⁺、Ba²⁺、Cs⁺、Rb⁺以及Sr²⁺等碱金属、碱土金属和Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Zn²⁺、Co²⁺以及Ni²⁺等除6价铬外的重金属离子均具有良好的吸附和阳离子交换能力，同时对水中有机污染物也具有良好的吸附能力。因而，在含重金属离子废水处理和核废料等方面具有较高的应用前景，具有良好的环境保护价值。

传统工艺使用硅藻土或石英砂和碱在熔融条件下生成工业水玻璃作为硅质原料，在原料的制备过程中，需要使用大量石英砂、硅藻土等矿石与纯碱在熔化窑炉中共熔，然后冷却粉碎溶解后制得，这样使得硅质原料的选择不仅具有局限性，而且生产过程能耗很大，同时需要开采石英和硅藻土等大量不可再生的矿产资源，破坏生态平衡。

因此现有技术中如专利申请号“CN201410360318.0”公开的一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法，本发明将燃煤灰渣在电热炉中煅烧并冷却至室温研磨，得到灰渣细粉；然后将灰渣细粉用稀盐酸酸浸，接着过滤、洗涤、干燥，得到前驱物灰渣粉体；将灰渣粉体、氢氧化钙研磨混合，然后向其中加入NaOH并研磨混合均匀，得到混合物；向混合物上喷洒水玻璃溶液，并旋转滚动形成球状颗粒的铝代雪硅钙石反应物前驱体；将铝代雪硅钙石反应物前驱体置入反应釜的不锈钢丝网笼屉中，于170～190℃水热隔水蒸压反应16～20h；反应完后冷却卸压，再分离出反应产物烘干即得到铝代雪硅钙石吸附材料。本发明所得雪硅钙石达到了综合利用燃煤灰渣制备具有较高附加值环境材料的目的，但是需要消耗大量的氢氧化钠，能耗巨大，同时氢氧化钠用量的过大会使得硅酸钠溶液中残留氢氧化钠浓度过高，影响雪硅钙石的合成。

由此，研究出一种在制备雪硅钙石时所需氢氧化钠用量低，降低能耗，同时无需使用大量不可再生的矿产资源，不会破坏生态平衡的方法对扩大雪硅钙石在含重金属离子废水处理和核废料等领域具有极大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有技术在制备雪硅钙石使用硅藻土或石英砂和氢氧化钠在熔融条件下生成工业水玻璃作为硅质原料，需要使用大量石英砂、硅藻土等不可再生的矿产资源，破坏生态平衡，且所需氢氧化钠用量高的问题，提供了一种雪硅钙石的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）将电石渣置于电热炉中，在900～950℃下煅烧40～60min，冷却至室温后转入研磨机中研磨1～2h，得活化电石渣细粉；

（2）将活化电石渣细粉加入去离子水中，在90～100℃下搅拌均匀，并用40目筛网过滤除杂，得石灰乳；

（3）将废弃玻璃装入破碎机中破碎，再转入研磨机中研磨至粒径≤60μm，得废弃玻璃粉；

（4）将废弃玻璃粉完全浸没在质量分数为3%的盐酸中，在70～80℃下混合均匀，过滤得滤渣，将滤渣水洗干燥后得预处理废弃玻璃粉；

（5）将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，搅拌均匀得前驱体液；

（6）将前驱体液装入高压反应釜中，以2℃/min加热至200～220℃，以300～400r/min保温搅拌10～12h，冷却至室温后过滤，得滤饼，将滤饼干燥得雪硅钙石。

步骤（1）所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%。

步骤（3）所述废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

步骤（2）所述活化电石渣细粉与去离子水的质量比为1:10。

步骤（4）所述废弃玻璃粉与盐酸的质量比为1:2.5。

步骤（5）所述前驱体液中钙硅摩尔比为0.8:1～1:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1～1:1.2。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明采用废弃玻璃粉代替石英砂、硅藻土等不可再生的资源作为硅源，以电石渣为钙质原料，既实现了替代硅矿物资源，减少石灰石自然资源的消耗，还节约了土地资源，为实现固体废物的资源化利用创造有效途径，提高产品的附加值，且原料易得，成本低廉；

（2）本发明通过废弃玻璃中的Na溶出活化后代替部分氢氧化钠，减少氢氧化钠用量，同时通过将电石渣活化后与水发生消化反应制得的碱代替部分氢氧化钠，进一步减少氢氧化钠用量，降低后处理难度。

具体实施方式

将电石渣置于电热炉中，在900～950℃下煅烧40～60min，冷却至室温后转入研磨机中研磨1～2h，得活化电石渣细粉，取500～1000g活化电石渣细粉加入5～10L去离子水中，在90～100℃下，以300～500r/min搅拌1～2h，并用40目筛网过滤除杂，得石灰乳，将废弃玻璃装入破碎机中破碎，再转入研磨机中研磨至粒径≤60μm，得废弃玻璃粉，将200～300g废弃玻璃粉完全浸没在500～750mL质量分数为3%的盐酸中，在70～80℃下，以200～300r/min搅拌1～2h，过滤得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得预处理废弃玻璃粉，将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，控制钙硅摩尔比为0.8:1～1:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1～1:1.2，以300～400r/min搅拌20～30min，得前驱体液，将前驱体液装入高压反应釜中，以2℃/min加热至200～220℃，以300～400r/min保温搅拌10～12h，冷却至室温后过滤，得滤饼，将滤饼置于真空干燥箱中，在100～105℃下干燥15～20h，得雪硅钙石。所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%，废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

实例1

将电石渣置于电热炉中，在950℃下煅烧60min，冷却至室温后转入研磨机中研磨2h，得活化电石渣细粉，取1000g活化电石渣细粉加入10L去离子水中，在100℃下，以500r/min搅拌2h，并用40目筛网过滤除杂，得石灰乳，将废弃玻璃装入破碎机中破碎，再转入研磨机中研磨至粒径≤60μm，得废弃玻璃粉，将300g废弃玻璃粉完全浸没在750mL质量分数为3%的盐酸中，在80℃下，以300r/min搅拌2h，过滤得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得预处理废弃玻璃粉，将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，控制钙硅摩尔比为1:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1.2，以400r/min搅拌30min，得前驱体液，将前驱体液装入高压反应釜中，以2℃/min加热至220℃，以400r/min保温搅拌12h，冷却至室温后过滤，得滤饼，将滤饼置于真空干燥箱中，在105℃下干燥20h，得雪硅钙石。所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%，废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

实例2

将电石渣置于电热炉中，在900℃下煅烧40min，冷却至室温后转入研磨机中研磨1h，得活化电石渣细粉，取500g活化电石渣细粉加入5L去离子水中，在90℃下，以300r/min搅拌1h，并用40目筛网过滤除杂，得石灰乳，将废弃玻璃装入破碎机中破碎，再转入研磨机中研磨至粒径≤60μm，得废弃玻璃粉，将200g废弃玻璃粉完全浸没在500mL质量分数为3%的盐酸中，在70℃下，以200r/min搅拌1h，过滤得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得预处理废弃玻璃粉，将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，控制钙硅摩尔比为0.8:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1，以300r/min搅拌20min，得前驱体液，将前驱体液装入高压反应釜中，以2℃/min加热至200℃，以300r/min保温搅拌10h，冷却至室温后过滤，得滤饼，将滤饼置于真空干燥箱中，在100℃下干燥15h，得雪硅钙石。所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%，废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

实例3

将电石渣置于电热炉中，在920℃下煅烧50min，冷却至室温后转入研磨机中研磨1h，得活化电石渣细粉，取700g活化电石渣细粉加入7L去离子水中，在95℃下，以400r/min搅拌1h，并用40目筛网过滤除杂，得石灰乳，将废弃玻璃装入破碎机中破碎，再转入研磨机中研磨至粒径≤60μm，得废弃玻璃粉，将250g废弃玻璃粉完全浸没在600mL质量分数为3%的盐酸中，在75℃下，以250r/min搅拌1h，过滤得滤渣，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重，得预处理废弃玻璃粉，将预处理废弃玻璃粉和氢氧化钠加入石灰乳中，控制钙硅摩尔比为0.9:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1.1，以350r/min搅拌25min，得前驱体液，将前驱体液装入高压反应釜中，以2℃/min加热至210℃，以350r/min保温搅拌11h，冷却至室温后过滤，得滤饼，将滤饼置于真空干燥箱中，在102℃下干燥17h，得雪硅钙石。所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%，废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

对照例：专利申请号“CN201410360318.0”公开的一种利用燃煤灰渣废弃物制备铝代雪硅钙石吸附材料的方法。

对实例及对照例制备1000g雪硅钙石所需的氢氧化钠用量进行计算，在对照例中所需要的氢氧化钠用量约为336g，而实例中所需氢氧化钠的用量约为224～269g，所需氢氧化钠的用量大大减少。

Claims

1.一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

2.如权利要求1所述的一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述电石渣中氧化钙含量≥65%，二氧化硅含量≥3%，氧化铝含量≤3%。

3.如权利要求1所述的一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述废弃玻璃中SiO₂含量≥70%，Na₂O含量≥12%，CaO含量≥6%。

4.如权利要求1所述的一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述活化电石渣细粉与去离子水的质量比为1:10。

5.如权利要求1所述的一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述废弃玻璃粉与盐酸的质量比为1:2.5。

6.如权利要求1所述的一种雪硅钙石的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述前驱体液中钙硅摩尔比为0.8:1～1:1，氢氧化钙与氢氧化钠的摩尔比为1:1～1:1.2。