CN116282053A - 利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法 - Google Patents

利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，方法包括：将高铝粉煤灰和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，将所述混合浆液反应4～12h，固液分离，固液分离得到固体清洗后为脱硅粉煤灰、固液分离得到液体为脱硅碱液，将脱硅粉煤灰和pH小于4的液体混合，反应1～6h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰，将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，于50～80℃反应4～8h，固液分离，得到固体用水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰；将清洗后的深度除杂脱硅粉煤灰和脱硅碱液混合，于30～60℃反应2～6h，固液分离，得到固体为高铝硅比低杂质初晶莫来石，本发明充分利用了高铝粉煤灰中的非晶态氧化铝与非晶态氧化硅，做到固废利用的“吃干榨净”。

Description

利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法
技术领域
本发明属于莫来石技术领域，具体来说涉及一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法。
背景技术
高铝粉煤灰的主要化学成分氧化铝和氧化硅占化学成分总量大于85％，是火力发电厂燃煤后产生的一种固体废弃物，特别是高铝煤炭经过煤粉炉烧结后的高铝粉煤灰主要物相组成为莫来石、刚玉和玻璃相等。
随着铝土矿资源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物提取氧化铝越来越受到人们的重视。由于特殊的地质背景，鄂尔多斯盆地晚古生代煤层及夹矸中富含一水软铝石和高岭石等矿物，燃烧后所产生的粉煤灰中氧化铝含量高达50％左右，与中等品位铝土矿中氧化铝含量相当，是一种非常宝贵的氧化铝生产原料。
近几年来，我国各大院校和科研单位积极开展了高铝粉煤灰提取氧化铝新工艺的研究，其主要工艺可分为：预脱硅-碱石灰烧结法、酸法、硫酸铵烧结法、石灰石烧结法等，具有代表性的方法是碱石灰烧结法和石灰石烧结法，石灰石烧结法存在渣相流量大、能耗高等缺点；预脱硅-碱石灰烧结法是目前唯一实现工业化生产的工艺方法，但该工艺却存在工艺流程长、烧结能耗较高的问题。上述粉煤灰提取氧化铝工艺技术均存在无法提高粉煤灰铝硅比，一般预脱硅后粉煤灰铝硅比根据原料成本的差异性，脱硅后铝硅比为1.8～2.7左右，其中氧化铝含量为50～64％之间。由于铝硅比较低，无法达到目前国内铝土矿或者高铝矾土的铝硅比3～4的要求，所以采用高铝粉煤灰提取氧化铝整体工艺生产成本较高，与铝土矿相比不具有竞争性。因此提高粉煤灰预脱硅效率，提高脱硅粉煤灰铝硅比，同时减少杂质含量，是保证后续利用粉煤灰提取氧化铝生产工艺中提升整体生产效率的有效手段。
CN 102583409 A涉及一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法，该发明以磁选除铁后的高铝粉煤灰为原料，经过中温中压反应釜碱溶出进行脱硅反应后过滤，采用20％盐酸酸洗除钠、除钙、除铁后得到脱硅粉煤灰，该脱硅粉煤灰经过高温(1200～1600℃)煅烧1～2h得到莫来石耐火材料。脱硅滤液经过石灰乳苛化后制备硅酸钙。该发明的技术方案在制备过程中需要进行中温中压碱溶(120℃)，原料需要进行球磨处理，工艺和设备的要求较高；同时高温烧结时间较长，能耗较大，增加了生产成本；最后，其烧结后得到的莫来石中氧化铝含量在55～64％之间，没法达到M70(氧化铝含量大于70％)的指标要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，该方法不仅原料来源广泛、能耗低和生产成本低，而且由高铝粉煤灰采用常压低温工艺，不需要进行高温中温等高压段温度处理；在进行主产品制备过程中，剩余组分均可联产成熟工业产品，实现了高铝粉煤灰100％的利用，不产生二次固废，适宜工业化生产，能产生较高的经济与环境效益。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，包括以下步骤：
1)将高铝粉煤灰和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，在搅拌条件下，将所述混合浆液于30～60℃反应4～12h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体清洗后为脱硅粉煤灰、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：(4～8)，所述质量份数的单位为kg，所述体积份数的单位为L；
在所述步骤1)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～350r/min。
在所述步骤1)中，清洗采用水。
在所述步骤1)中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为25～35wt％，优选为25～30wt％。
在所述步骤1)中，所述高铝粉煤灰的平均粒径为30～80μm。
在所述步骤1)中，所述混合浆液于30～60℃反应4～12h优选为于50～60℃反应6～8h。
2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和pH小于4的液体混合，于30～60℃搅拌反应1～6h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰；
在所述步骤2)中，所述pH小于4的液体为稀盐酸。
在所述步骤2)中，所述稀盐酸的浓度为1～5wt％。
在所述步骤2)中，所述脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：(4～8)，优选为1：(5～7)。
在所述步骤2)中，于30～60℃搅拌反应1～6h优选为于40～50℃搅拌反应2～4h。
在所述步骤2)中，所述搅拌反应的搅拌速率为150～1000r/min，优选为250～350r/min。
3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，在搅拌条件下，于50～80℃反应4～8h，固液分离，得到固体用水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰；
在所述步骤3)中，所述浓硫酸的浓度为20～50wt％，优选为30～40wt％。
在所述步骤3)中，所述除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：(6～10)，优选为1：(6～8)。
在所述步骤3)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min。
在所述步骤3)中，于50～80℃反应4～8h优选为于60～75℃反应4～6h。
4)将清洗后的深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，在搅拌条件下，于30～60℃反应2～6h，固液分离，得到固体为高铝硅比低杂质初晶莫来石，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～8)。
在所述步骤4)中，于30～60℃反应2～6h优选为于40～50℃反应2～4h。
在所述步骤4)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min。
在所述步骤4)中，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～6)。
上述制备方法获得的高铝硅比低杂质初晶莫来石。
在上述技术方案中，所述高铝硅比低杂质初晶莫来石中氧化铝含量高达70～79.5％，氧化硅含量为18.9～21.3％，氧化铝与氧化硅的摩尔比为(3.36～3.92)：1，含水率小于45％。
本发明方法先将高铝粉煤灰部分氧化硅提取出来形成脱硅粉煤灰、然后将脱硅粉煤灰中不同类型杂质分步除杂，再采用脱硅碱液与深度除杂脱硅粉煤灰进行二次深度脱硅，得到高铝硅比低杂质初晶莫来石。本发明具有以下优点：
1)高铝粉煤灰的原料来源主要来自于煤粉炉电厂的大宗工业固废，通过预处理后得到铝硅比接近国内铝土矿品位的高铝硅比低杂质初晶莫来石作为氧化铝生产原料，可以实现工业固废的高附加值利用，且不产生二次固废及废液，环境效益与社会效益显著。
2)通过在低温条件下高铝粉煤灰的预脱硅反应，实现了高铝粉煤灰铝硅高效分离，所有分离过程均在常压条件下进行，只需常规反应槽罐即可实现生产，与需要反应釜的工艺对比，大大降低了投资成本及生产运行的工艺成本。
3)通过对比例1～3可知，如果只是脱硅粉煤灰直接加酸液反应除杂，那么脱硅粉煤灰的含水率高达60-65％，增加了干燥成本。通过两次不同酸液的分级除杂，实现了脱硅粉煤灰的含水率小于45％，有助于在实际生产过程中降低干燥与烘干成本。
4)通过两次除杂与两次脱硅，最后得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石中氧化铝含量高达70～79.5％，氧化硅含量为18.9～21.3％，氧化铝与氧化硅的摩尔比为(3.36～3.92)：1。
5)步骤4)通过利用第一次脱硅后脱硅碱液进行第二次脱硅，不需要额外加入氢氧化钠，步骤4)如果采用新加入氢氧化钠进行第二次脱硅，那么就会产生低浓度(SiO2的浓度)脱硅液，整个工艺就需要多次类似的处理，增加了工序过程，增加投资，效率还降低了。步骤4)通过利用第一次脱硅后脱硅碱液进行第二次脱硅，使步骤4)固液分离后所得液体中的SiO2浓度提升，SiO2的浓度提升对于后续用其合成4A沸石或者合成硅酸钙，有助于提高效率，减少生产过程中的物料消耗，降低物料输送量；通过不同酸处理液相的循环利用也可以使酸浸出液浓度提升；这些液相最终均实现合理综合利用，充分利用了高铝粉煤灰中的非晶态氧化铝与非晶态氧化硅，做到固废利用的“吃干榨净”。
附图说明
图1为实施例1的不同中间物料的XRD图谱；
图2为实施例1得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石的SEM显微图像及纯相氧化铝EDS成分(波谱86)；
图3为实施例1得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石的SEM显微图像及低铝莫来石EDS成分(波谱87)；
图4为实施例1得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石的SEM显微图像及高铝莫来石EDS成分(波谱88)。
具体实施方式
一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，包括以下步骤：
1)高铝粉煤灰预脱硅：将高铝粉煤灰用氢氧化钠水溶液进行常压预脱硅反应。
2)脱硅粉煤灰用pH小于4的液体除钙除钠：脱硅粉煤灰与pH小于4的液体混合后进行低温稀盐酸除钙除钠，反应完毕后过滤，固相为除钠除钙脱硅粉煤灰，滤液为氯化铝和氯化钙混合盐溶液，当滤液pH小于4时可继续用于除钙除钠，氯化铝浓度升高后作为净水剂制备原料。步骤2)的目的是用pH小于4的液体去除步骤1)脱硅粉煤灰内部的铝硅酸钠以及脱硅粉煤灰中的氧化钙，以便于后续处理中不形成硫酸钙固相，降低步骤3)所得深度除杂脱硅粉煤灰的含水率。
3)浓硫酸深度除杂：步骤2)得到的除钠除钙脱硅粉煤灰与浓硫酸混合后进行常压除杂，反应完毕后过滤用水清洗后固相为深度除杂脱硅粉煤灰，滤液为硫酸铝水溶液，经蒸发浓缩后使硫酸铝浓度提升，硫酸铝浓度升高后作为净水剂制备原料。步骤3)的目的是用浓硫酸去除步骤2)除钠除钙脱硅粉煤灰内部的氧化铁和氧化钛，降低脱硅灰中的杂质含量。步骤3)所得深度除杂脱硅粉煤灰的含水率小于50％。
4)脱硅液二次脱硅：将步骤1)得到的脱硅碱液和步骤3)得到的深度除杂脱硅粉煤灰混合后搅拌进行二次脱硅，反应完毕后洗涤过滤，固相为高铝硅比低杂质初晶莫来石，滤液为硅酸钠水溶液，经石灰乳苛化后得到氢氧化钠水溶液，蒸发浓缩返回步骤1循环使用(Na2SiO3+Ca(OH)2＝CaSiO3↓+NaOH)；步骤4)将经过步骤2)与步骤3)分解后的铝硅酸钠中的无定型二氧化硅进一步反应，达到深度脱硅的目的(步骤2反应过程为Na2O·Al2O3·SiO2+HCl→NaCl(液相)+AlCl3(液相)+SiO2(凝胶状固体)，步骤1的反应过程为NaOH+SiO2(凝胶状固体)→Na2SiO3(液相))。高铝硅比低杂质初晶莫来石的氧化铝含量为70～79.5％，氧化硅含量为18.9～21.3％，氧化铝与氧化硅的摩尔比为(3.36～3.92)：1，含水率小于45％。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述高铝粉煤灰来自内蒙古某火力发电厂。
下述实施例中质量份数的单位为kg，体积份数的单位为L。
常压带搅拌容器的型号：IKA EUROSTAR 60。
实施例1
一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，包括以下步骤：
1)将平均粒径为55μm的高铝粉煤灰(Al2O3：49.55wt％，SiO2：41.02wt％，CaO:3.82wt％，TiO2:1.47wt％，Na2O:0.17wt％，Fe2O3:1.94wt％)和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，将混合浆液装入至常压带搅拌容器中，在300r/min的搅拌条件下于45℃反应6h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体用质量0.9倍的水清洗后为脱硅粉煤灰(Al2O3：58.37，SiO2：26.07％，CaO:4.02％，TiO2:1.62％，Na2O:3.64％，Fe2O3:2.07％，含水率为49.56％,铝硅比为2.24:1)、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：4.5，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为25.4wt％；
2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和稀盐酸混合，装入至常压带搅拌容器中，以300r/min的速率于35℃搅拌反应2h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰(Al2O3：63.01wt％，SiO2：28.86wt％，CaO:0.36wt％，TiO2:1.65wt％，Na2O:0.21wt％，Fe2O3:1.96wt％，含水率为46.23wt％，铝硅比为2.18：1)(固液分离所得液体可以再加入浓盐酸稀释后循环使用)，其中，稀盐酸的浓度为2.5wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：8；
3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在350r/min速率的搅拌条件下，于70℃反应6h，固液分离，得到固体用质量1.5倍水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：61.71wt％，SiO2：30.76wt％，CaO:0.21wt％，TiO2:0.85wt％，Na2O:0.12wt％，Fe2O3:0.34wt％，含水率为44.56wt％，铝硅比为2.01：1)(固液分离所得液体可以再加入浓硫酸稀释后循环使用)，其中，浓硫酸的浓度为35wt％，除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：6.5；
4)将深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，导入常压带搅拌容器中，在250r/min速率的搅拌条件下，于40℃反应3h，固液分离，得到固体用0.85倍的水清洗后为高铝硅比低杂质初晶莫来石(Al2O3：75.16wt％，SiO2：20.16wt％，CaO:0.24wt％，TiO2:0.88wt％，Na2O:0.14wt％，Fe2O3:0.39wt％，含水率为43.12wt％，铝硅比为3.73:1)，深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和脱硅碱液的体积份数的比为1：5。
如图1所示，高铝粉煤灰主要的结晶相为莫来石与刚玉相，含有少量的非晶态玻璃体。经过步骤1)处理后得到的脱硅粉煤灰中除了主晶相莫来石和刚玉外，有少量P型沸石相(即铝硅酸钠固体)；经过步骤3)处理后得到的深度除杂脱硅粉煤灰含有刚玉与莫来石相以及少量非晶态二氧化硅；经过步骤4)处理得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石也只剩下刚玉与莫来石相。
实施例2
一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，包括以下步骤：
1)将平均粒径为55μm的高铝粉煤灰(Al2O3：49.55wt％，SiO2：41.02wt％，CaO:3.82wt％，TiO2:1.47wt％，Na2O:0.17wt％，Fe2O3:1.94wt％)和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，将混合浆液装入至常压带搅拌容器中，在350r/min的搅拌条件下于35℃反应4h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体用质量1.1倍水清洗后为脱硅粉煤灰(Al2O3：59.67wt％，SiO2：25.87wt％，CaO:4.13wt％，TiO2:1.64wt％，Na2O:5.12wt％，Fe2O3:2.12wt％，含水率为51.34wt％,铝硅比2.31:1)、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：5，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为31.5wt％；
2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和稀盐酸混合，装入至常压带搅拌容器中，以350r/min的速率于50℃搅拌反应4h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰(Al2O3：63.42wt％，SiO2：28.54wt％，CaO:0.26wt％，TiO2:1.68wt％，Na2O:0.17wt％，Fe2O3:1.98wt％，含水率为47.18wt％，铝硅比为2.22:1)(固液分离所得液体可以再加入浓盐酸稀释后循环使用)，其中，稀盐酸的浓度为4wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：7；
3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在300r/min速率的搅拌条件下，于60℃反应7h，固液分离，得到固体用质量1.3倍的水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：62.45wt％，SiO2：30.88wt％，CaO:0.21wt％，TiO2:0.88wt％，Na2O:0.15wt％，Fe2O3:0.30wt％，含水率为44.26wt％，铝硅比为2.02:1)(固液分离所得液体可以再加入浓硫酸稀释后循环使用)，其中，浓硫酸的浓度为45wt％，除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：7.5；
4)将深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，导入常压带搅拌容器中，在350r/min速率的搅拌条件下，于50℃反应2h，固液分离，得到固体用0.95倍的水清洗后为高铝硅比低杂质初晶莫来石(Al2O3：77.42wt％，SiO2：19.85wt％，CaO:0.18wt％，TiO2:0.92wt％，Na2O:0.11wt％，Fe2O3:0.42wt％，含水率为42.12wt％，铝硅比为3.90:1)，深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和脱硅碱液的体积份数的比为1：6。
实施例3
一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，包括以下步骤：
1)将平均粒径为60.4μm的高铝粉煤灰(Al2O3：45.89wt％，SiO2：42.18wt％，CaO:2.92wt％，TiO2:1.54wt％，Na2O:0.22wt％，Fe2O3:1.87wt％，铝硅比为1.09:1)和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，将混合浆液装入至常压带搅拌容器中，在300r/min的搅拌条件下于55℃反应6h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体用质量1.2倍的水清洗后为脱硅粉煤灰(Al2O3：56.29wt％，SiO2：27.42wt％，CaO:3.51wt％，TiO2:1.61wt％，Na2O:4.65wt％，Fe2O3:1.92wt％，含水率为49.18wt％，铝硅比为2.05:1)、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：4，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为33wt％；
2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和稀盐酸混合，装入至常压带搅拌容器中，以400r/min的速率于30℃搅拌反应1h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰(Al2O3：59.32wt％，SiO2：29.95wt％，CaO:0.21wt％，TiO2:1.69wt％，Na2O:0.15wt％，Fe2O3:1.97wt％，含水率为46.11wt％，铝硅比为1.98:1)(固液分离所得液体可以再加入浓盐酸稀释后循环使用)，其中，稀盐酸的浓度为2wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：6.5；
3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在300r/min速率的搅拌条件下，于75℃反应4.5h，固液分离，得到固体用质量1.4倍的水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：58.32wt％，SiO2：32.11wt％，CaO:0.18wt％，TiO2:0.95wt％，Na2O:0.11wt％，Fe2O3:0.28wt％，含水率为44.19wt％，铝硅比为1.82:1)(固液分离所得液体可以再加入浓硫酸稀释后循环使用)，其中，浓硫酸的浓度为50wt％，除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：6；
4)将深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，导入常压带搅拌容器中，在300r/min速率的搅拌条件下，于60℃反应3h，固液分离，得到固体用0.9倍水清洗后为高铝硅比低杂质初晶莫来石(Al2O3：72.26wt％，SiO2：21.30wt％，CaO:0.19wt％，TiO2:0.99wt％，Na2O:0.13wt％，Fe2O3:0.45wt％，含水率为43.86wt％，铝硅比达到3.39:1)，深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和脱硅碱液的体积份数的比为1：8。
对比例1
将实施例1中步骤1)所得脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在350r/min速率的搅拌条件下，于70℃反应6h，固液分离，固液分离得到固体用质量1.5倍的水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：59.28wt％，SiO2：31.02wt％，CaO:1.32wt％，TiO2:0.79wt％，Na2O:0.14wt％，Fe2O3:0.36wt％，含水率为62.18wt％，铝硅比为1.91：1)，其中，浓硫酸的浓度为35wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：6.5。
对比例2
将实施例2中步骤1)所得脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在300r/min速率的搅拌条件下，于60℃反应7h，固液分离，固液分离得到固体用质量1.3倍的水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：61.23wt％，SiO2：31.18wt％，CaO:1.36wt％，TiO2:0.86wt％，Na2O:0.17wt％，Fe2O3:0.32wt％，含水率为63.16wt％，铝硅比为1.96:1)，其中，浓硫酸的浓度为45wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：7.5。
对比例3
将实施例3中步骤1)所得脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，装入至常压带搅拌容器中，在300r/min速率的搅拌条件下，于75℃反应4.5h，固液分离，固液分离得到固体用质量1.4倍水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰(Al2O3：57.89wt％，SiO2：32.91wt％，CaO:1.42wt％，TiO2:0.97wt％，Na2O:0.14wt％，Fe2O3:0.29wt％，含水率为61.82wt％，铝硅比为1.76:1)，其中，浓硫酸的浓度为50wt％，脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：6。
如图2所示，在实施例1中得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石的SEM显微图像中，EDS点扫描结果可知，波谱86对应的化学成分为100％氧化铝，即刚玉相，说明了刚玉相与莫来石相混杂在同一粒子结构中，为铝硅比的提高奠定了基础。
如图3所示，在实施例1中得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石SEM显微图像中，EDS点扫描结果可知，波谱87对应的化学成分为65.35％Al2O3和34.65％SiO2，即低铝莫来石相，没有其他杂质。
如图4所示，在实施例1中得到的高铝硅比低杂质初晶莫来石SEM显微图像中，EDS点扫描结果可知，波谱88对应的化学成分为93.20％Al2O3和6.80％SiO2，即高铝莫来石相，没有其他杂质，这为整体的高铝硅比提供了基础，从微区分析角度证明了高铝硅比的可行性。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用高铝粉煤灰制备高铝硅比低杂质初晶莫来石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高铝粉煤灰和氢氧化钠水溶液混合均匀，得到混合浆液，在搅拌条件下，将所述混合浆液于30～60℃反应4～12h，反应完毕后固液分离，固液分离得到固体清洗后为脱硅粉煤灰、固液分离得到液体为脱硅碱液，其中，高铝粉煤灰的质量份数和氢氧化钠水溶液的体积份数的比为1：(4～8)，所述质量份数的单位为kg，所述体积份数的单位为L；
2)将步骤1)所得脱硅粉煤灰和pH小于4的液体混合，于30～60℃搅拌反应1～6h，固液分离，得到固体为除钠除钙脱硅粉煤灰；
3)将除钠除钙脱硅粉煤灰和浓硫酸混合，在搅拌条件下，于50～80℃反应4～8h，固液分离，得到固体用水清洗后为深度除杂脱硅粉煤灰；
4)将清洗后的深度除杂脱硅粉煤灰和步骤1)所得脱硅碱液混合，在搅拌条件下，于30～60℃反应2～6h，固液分离，得到固体为高铝硅比低杂质初晶莫来石，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～350r/min；
在所述步骤1)中，清洗采用水；
在所述步骤1)中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为25～35wt％，优选为25～30wt％；
在所述步骤1)中，所述高铝粉煤灰的平均粒径为30～80μm；
在所述步骤1)中，所述混合浆液于30～60℃反应4～12h优选为于50～60℃反应6～8h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述pH小于4的液体为稀盐酸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述稀盐酸的浓度为1～5wt％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述脱硅粉煤灰的质量份数和稀盐酸的体积份数的比为1：(4～8)，优选为1：(5～7)；
在所述步骤2)中，于30～60℃搅拌反应1～6h优选为于40～50℃搅拌反应2～4h；
在所述步骤2)中，所述搅拌反应的搅拌速率为150～1000r/min，优选为250～350r/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述浓硫酸的浓度为20～50wt％，优选为30～40wt％；
在所述步骤3)中，所述除钠除钙脱硅粉煤灰的质量份数和浓硫酸的体积份数的比为1：(6～10)，优选为1：(6～8)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min；
在所述步骤3)中，于50～80℃反应4～8h优选为于60～75℃反应4～6h；
在所述步骤4)中，于30～60℃反应2～6h优选为于40～50℃反应2～4h；
在所述步骤4)中，所述搅拌条件的转速为150～1000r/min，优选为250～400r/min；
在所述步骤4)中，所述深度除杂脱硅粉煤灰的质量份数和所述脱硅碱液的体积份数的比为1：(4～6)。
8.如权利要求1～7中任意一项所述制备方法获得的高铝硅比低杂质初晶莫来石。
9.根据权利要求8所述的高铝硅比低杂质初晶莫来石，其特征在于，所述高铝硅比低杂质初晶莫来石中氧化铝含量高达70～79.5％，氧化硅含量为18.9～21.3％。
10.根据权利要求8所述的高铝硅比低杂质初晶莫来石，其特征在于，氧化铝与氧化硅的摩尔比为(3.36～3.92)：1，含水率小于45％。
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