CN112573523A

CN112573523A - 一种生态文明的硅藻土综合利用方法

Info

Publication number: CN112573523A
Application number: CN202011431757.8A
Authority: CN
Inventors: 傅立民; 童乙
Original assignee: Technology Transfer Center Of Shengzhou Zhejiang University
Current assignee: Technology Transfer Center Of Shengzhou Zhejiang University
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: CN112573523B

Abstract

本发明公开了一种生态文明的硅藻土综合利用方法。先将硅藻土粉用回转窑煅烧去杂定型，所得初品可以生产发泡轻质硅藻土保温砖，也可以进一步水洗细磨进行多级自沉淀分离；自沉淀分离得到的粗硅藻可以进一步采用酸洗‑水洗制取精硅藻、精硅藻制品，酸洗液则可以制备硅藻土絮凝剂；多级自沉淀分离进一步通过添加絮凝剂得到絮凝物，絮凝物经压滤得到泥渣滤饼，可用于制备陶瓷器具。本发明充分综合利用硅藻土、水、酸、泥渣、添加物等全部资源，没有副产物，没有剩余浪费；全程不产生废气、废水、废泥三废污染，真正体现零排放，生态文明生产。

Description

一种生态文明的硅藻土综合利用方法

技术领域

本发明属于硅藻土应用领域，涉及一种生态文明的硅藻土综合利用方法。

背景技术

硅藻土是一种硅质沉积岩，由微生物的硅质遗骸组成，其中主要由80％-90％的硅藻壳组成，主要化学成分是SiO₂，还有少量Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等金属氧化物，游离二氧化硅及有机杂质，在成岩过程中经石化阶段形成矿化硅藻土。

硅藻土是一种十分重要的非金属矿产。硅藻具备特殊的理化性能，广泛用作化工生产中的催化剂载体，农药化肥缓释剂、土壤改良剂、涂料、橡胶、造纸中的填料；食品工业中的过滤、吸附材料；建筑冶金行业中的隔声、保温复合材料、硅藻泥家居装饰材料；石油精练、陶瓷、玻璃、水泥、公路沥青改性剂等多种用途。

目前硅藻土常用的生产制取利用方法，存在着工艺条件要求高，纯化程度不够，产率低，质量不稳定，产品品种少，质量档次差，水、酸耗量大，废水、废酸、废泥难解决，难处理，附加值低，经济效益差等普遍问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硅藻土综合利用方法。该方法在生态文明的综合利用主线下，可以灵活调整产品品种、品质，可以选择二次煅烧，2-3次水洗，以调节硅藻土产品不同的质量要求。可以生产精硅藻，保温砖，精硅藻衍生制品，附带生产聚铁铝硅藻土絮凝剂、生产陶瓷制品，产品品种可调可选，统一计划安排，没有多余浪费，体现了综合生态文明循环生产。、本发明的技术方案如下：

本发明提供的一种生态文明的硅藻土综合利用方法，包括如下步骤：

1)粉碎成100-400目的硅藻土粉体送入回转窑，加入生物质燃料，用液化天然气作为煅烧热源进行煅烧；煅烧温度控制在250-950℃，总煅烧时间不少于20min；且其中在温度850-950℃温度区间内的燃烧时间必须保证不少于20min；煅烧结束后冷却出料；

2)煅烧后的硅藻土粉体部分或全部与清水混合，同时再加入分散剂，混和后共同送入胶体磨，循环细磨成硅藻土分散体稀泥浆，泥浆溢流进入三级自沉淀分离池；剩余煅烧后的硅藻土粉体用于发泡生产轻质硅藻土保温砖；

3)第一级自沉淀分离池从池底部下层得到包含极细小硅藻的硅藻土泥沙物，该泥沙物返回胶体磨，重新细磨；

调节第一级自沉淀分离池和第二级自沉淀分离池之间的阻挡格挡高度，使第一级自沉淀分离池上层进入第二级自沉淀分离池；第二级自沉淀分离池缓慢沉淀分离出粗硅藻，从底部排出作为主要的中间半成品；

第二级自沉淀分离池的上层进入第三级自沉淀分离池，第三级自沉淀分离池的上层含悬浮泥沙和极细硅藻碎末的泥浆水排入泥水分离处理池，

第三级自沉淀分离池和泥水分离处理池中加絮凝剂搅拌处理沉淀泥浆，泥浆从底部排出，经压榨过滤脱水成泥渣滤饼，压榨出清水返回步骤2)或用作制砖工艺用水进行回用；泥渣滤饼作烧制陶瓷器材或硅藻土保温砖的材料利用；

4)第二级自沉淀分离池分离出的粗硅藻加酸酸洗，酸化除去金属氧化物，酸化过程是在酸化器中搅拌加温到80-100℃，酸洗反应2-6小时，酸化结束用清水洗涤或先用碱中和后用清水洗涤到pH中性，过滤，烘干硅藻，包装得精硅藻成品；酸洗水返回酸化过程循环利用。

本发明方法因其硅藻土粉体经过特定条件的煅烧，去除了有机杂质、经高温定型后，高温理化性能可以达到国标硅藻土保温砖性能，可以采用发泡技术方法直接生产发泡轻质硅藻土保温砖。

本发明酸洗分离下来的浓酸洗液，经检测酸值含量和检测泥浆中金属氧化物含量后，可以直接配比成合适组份，控制酸化反应条件，化学合成制取“聚铝铁硅藻土絮凝剂”产品，(该制作技术专利2013104344070已于2015年1月授权本发明人。)产出的含硅藻土的“聚铁铝硅藻土絮凝剂”可用于本生产工艺中的泥浆废水处理，多余的絮凝剂出售到市场消化。生产絮凝剂的洗涤酸水，返回前道酸洗工艺补充循环回用。无废酸水、废酸渣产生。

本发明方法压滤出来的泥渣滤饼，因其细度状态和物化成分符合作为陶瓷器具材料，所以可以另行作为淘器原料，充分利用；

本发明提出的创新综合利用方法简洁可行，环环相扣，100％消化资源，节约成本，提高附加值，期间无任何三废产生(无泥、水废料产生，无废气，无废酸，废酸渣等)，充分体现了生态文明的综合利用工艺生产制备路线。

本发明创新硅藻土、水、酸、添加物全部综合统一利用完全，充分利用资源，没有副产物，没有浪费；本发明属生态文明生产，全程不产生废气、废水、废泥三废污染，真正体现零排放；本发明全体原料：原土、水、酸都大幅度增值5-10倍，附加值高；本发明全程系统工艺技术简易、工艺可靠、装备成熟，投资省，成本低，产品品种多，经济效益好。充分利用了低品位的硅藻土矿产资源。

附图说明

图1为本发明硅藻土综合利用生成工艺设备示意图。

1.回转窑，2.煅烧粉进料口，3.胶体磨擦洗机，4.第一沉淀池，5.第一排泥口，6.第二沉淀池，7.活动档格，8.第二排料口，9.活动档格，10.絮凝剂进口，11.搅拌机，12.第三沉淀池，13.絮凝沉淀池，14排泥口，15带式压滤机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

参见图1，本发明的整体流程如下：

在优选的实施方案中，所述步骤2)中，煅烧后硅藻土与清水的混合质量比例为1:5-10。分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、三聚磷酸钠等一种或多种混合物，分散剂量为煅烧后硅藻土质量的0.01‰-0.5％。

如图1所示，本发明的三级自沉淀分离池包括三个自沉淀分离池和一个泥水分离处理池；四个池顺次设置，相邻池之间通过活动挡板相隔，活动挡板可以活动以改变各池的最大液位。每个池的底部都设有排放口，用于排出浆液。上级的池通过溢流的方式进入下级的池。

在图1所示系统中，回转窑1的出料进入胶体磨3的进料口2，胶体磨3的出料进入一级自沉淀分离池4，一级自沉淀分离池4的底部排放口5把包含极细小硅藻的硅藻土泥沙物返回胶体磨3；一级自沉淀分离池4与二级自沉淀分离池6通过活动挡板7相隔；二级自沉淀分离池6的底部排放口8用于得到粗硅藻产品；二级自沉淀分离池6与三级自沉淀分离池12通过活动挡板9相隔；三级自沉淀分离池12中设置絮凝剂加料装置10和搅拌装置11；三级自沉淀分离池12和泥水分离处理池14的底部出料通过管路14输送至压滤器15压滤得到泥渣滤饼。

所述步骤3)中，第一级自沉淀分离池下层沉淀分离出并返回胶体磨的物料量占第一级自沉淀分离池单批次物料总质量的1/4-1/3，优选为1/3。

控制第二级自沉淀分离池的沉降速率，使粗硅藻二氧化硅收率在70％以上。第一级自沉淀分离池采用较小的停留时间，第二级自沉淀分离池采用较大的停留时间。

在优选的实施方案中，所述步骤4)中，酸洗过程控制粗硅藻与酸的质量比为1:1，酸洗使用的酸的质量浓度为25-30％。酸洗过程使用的酸为硫酸和盐酸组成的混酸，混酸的质量浓度为25-30％，硫酸与盐酸的质量比为4:1。

在优选的实施方案中，酸洗分离下来的超过设定浓度的浓酸洗液，检测酸值含量和检测泥浆中金属氧化物含量后，经配比后，化学合成制取聚铝铁硅藻土絮凝剂产品。

在优选的实施方案中，所述聚铝铁硅藻土絮凝剂产品作为第三级自沉淀分离池和泥水分离处理池中的絮凝剂使用。

在优选的实施方案中，所述的步骤1)煅烧后的硅藻土，进行二次煅烧，二次煅烧条件与第一次煅烧相同；第二次煅烧后得到的硅藻土再作为步骤2)的硅藻土粉体原料。

实施例

将硅藻土矿用粉碎机粉碎成100-400目的硅藻土粉体；然后送入回转窑先煅烧，用生物质木粉拌和充分燃烧，辅以少量天然气助燃，可以节省成本，控制煅烧温度在900℃；煅烧时间在60分钟。冷却出料。煅烧过程可改变煅烧温度，但应保证在在温度850-950℃温度区间内的燃烧时间必须保证不少于20min；如此得到的产品可以直接制备发泡硅藻土保温砖。

取煅烧后的硅藻土粉体1000g+清水10kg浸泡清洗，其土：水＝1:5-10比例混和，同时再加入按硅藻土质量的0.5g的分散剂聚丙烯酰胺，共同送入擦洗胶体磨，循环细磨1-3遍成硅藻土分散体稀泥浆。硅藻土泥浆进入分离池后：第一级从分离池底部快速沉淀分离出约占总量1/3左右的包含极细小硅藻的硅藻土泥沙物，沉淀物再返回擦洗胶体磨磨细后回收利用；第二级缓慢沉淀分离出粗硅藻，含有少量金属氧化物，得到粗硅藻450g左右；第三级悬浮泥沙和极细硅藻碎末的泥浆水进入泥水分离处理池，加入5g聚硫酸铝铁絮凝剂搅拌处理絮凝沉淀，压榨过滤脱泥、脱水，压滤清水返回前道水洗工艺回用，极细的泥渣饼约200克，可以作烧制陶瓷器材和发泡硅藻土保温砖的材料。

450g湿粗硅藻加酸酸洗，用200g的浓度为30％的硫酸80％+盐酸20％，酸化反应除去金属氧化物。在酸化器中搅拌加温到90-100℃，酸化反应6小时，过滤，浓酸滤液综合利用。滤渣用清水(或碱中和后)洗涤到Ph至中性，过滤，烘干硅藻，化验，包装得精硅藻成品300克。精硅藻中二氧化硅含量为88.44％，达到一级精制硅藻标准。淡洗涤酸水返回循环利用，无废酸和废水产生。

过滤下来的浓的酸洗液，经检测酸含量和检测泥浆中金属盐含量后，可以直接配比成合适组成，化学合成制取“聚铝铁硅藻土絮凝剂”固液混合产品(该技术专利2013104344070已于2015年1月授权。)无废酸水、废酸渣产生。

利用本发明生产工艺装备制得的煅烧硅藻土粉，因其硅藻土粉体经过煅烧，去除了有机杂质、高温定型后，高温性能已经接近硅藻土保温砖性能，可以直接发泡生产轻质硅藻土保温砖。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种生态文明的硅藻土综合应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述步骤2)中，煅烧后硅藻土与清水的混合质量比例为1:5-10。

3.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述步骤2)中，分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、三聚磷酸钠等一种或多种混合物，分散剂量为煅烧后硅藻土质量的0.01‰-0.5％。

4.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述步骤3)中，第一级自沉淀分离池下层沉淀分离出并返回胶体磨的物料量占第一级自沉淀分离池单批次物料总质量的1/4-1/3。

5.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，控制第二级自沉淀分离池的沉降速率，使粗硅藻二氧化硅收率在70％以上。

6.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述步骤4)中，酸洗过程控制粗硅藻与酸的质量比为1:1，酸洗使用的酸的质量浓度为25-30％。

7.如权利要求1或6所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述步骤4)中，酸洗过程使用的酸为硫酸和盐酸组成的混酸，混酸的质量浓度为25-30％，硫酸与盐酸的质量比为4:1。

8.如权利要求7所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，酸洗分离下来的超过设定浓度的浓酸洗液，检测酸值含量和检测泥浆中金属氧化物含量后，经配比后，化学合成制取聚铝铁硅藻土絮凝剂产品。

9.如权利要求8所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述聚铝铁硅藻土絮凝剂产品作为第三级自沉淀分离池和泥水分离处理池中的絮凝剂使用。

10.如权利要求1所述的硅藻土综合应用方法，其特征在于，所述的步骤1)煅烧后的硅藻土，进行二次煅烧，二次煅烧条件与第一次煅烧相同；第二次煅烧后得到的硅藻土再作为步骤2)的硅藻土粉体原料。