CN101591197A - 一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，涉及环境矿物与材料、化工技术领域。本发明步骤为：①将原料高铝粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行碱溶反应；②对碱溶反应生成的硅酸钠溶液进行过滤分离，滤饼脱硅粉煤灰作为提取氧化铝的配料；③向过滤分离后的硅酸钠溶液中加石灰乳沉淀反应并过滤分离，滤饼为硅酸钙，滤液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回步骤①循环使用；④对滤饼硅酸钙进行干燥、磨细，制得硅钙肥产品。本发明是利用高铝粉煤灰和碱反应，溶出粉煤灰中的非晶态二氧化硅，用来制备硅钙肥，具有工艺简单，物耗小，能耗小，成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及环境矿物与材料、化工技术领域，特别是利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法。
背景技术
硅是植物生长必需的营养成分。粉煤灰中二氧化硅含量在37～65％左右，是生产硅肥的很好原料。硅肥中有效硅含量(以SiO2计)要求≥20％，但是粉煤灰中活性二氧化硅只有1～2％，要成为硅肥，必须将其可溶性硅含量提高15～20倍。目前我国利用粉煤灰生产硅肥的研究比较多。硅肥主要有枸溶性硅肥和水溶性硅肥。枸溶性硅肥主要成分为硅酸钙，水溶性硅肥主要成分为偏硅酸钠。
现有技术中，利用粉煤制备灰硅钙肥的生产有两种方法：一种是煤粉与石灰石粉在炉膛内混烧，得到增钙灰和增钙液态渣；另一种是粉煤灰与生石灰按一定比例混合均匀，在高温和特定条件下焙烧，粉煤灰中的二氧化硅与氧化钙发生固相反应生成枸溶性的硅钙肥。以上方法存在煅烧时间长、煅烧温度高，能耗高，成本较高的问题。专利号为ZL200310105447.7的中国专利“一种硅肥的生产方法”，是以煤矸石或粉煤灰和造纸黑液为原料生产水溶性硅肥。利用造纸黑液蓄积的能量，在催化剂存在的条件下，于600～800度温度条件下将粉煤灰活化，制成高效硅肥。这种方法消耗造纸黑液量比较大，1t粉煤灰或煤矸石，要消耗造纸黑液1～40t，得到1～3t硅肥，存在物耗量大、能耗大、成本高的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法。它是利用高铝粉煤灰和碱反应，溶出粉煤灰中的非晶态二氧化硅，用来制备硅钙肥，具有工艺简单，物耗小，能耗小，成本低的特点。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其步骤为：
①将原料高铝粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行碱溶反应；
②对碱溶反应生成的硅酸钠溶液进行过滤分离，滤饼脱硅粉煤灰作为提取氧化铝的配料；
③向过滤分离后的硅酸钠溶液中加石灰乳沉淀反应并过滤分离，滤饼为硅酸钙，滤液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回步骤①循环使用；
④对滤饼硅酸钙进行干燥、磨细，制得硅钙肥产品。
在上述制备硅钙肥的方法中，所述高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥40％，SiO2的含量≥35％，氢氧化钠溶液的浓度为12~20％，高铝粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1∶0.4～0.5。
在上述制备硅钙肥的方法中，所述高铝粉煤灰碱溶反应的温度为110～140℃，反应时间为1.5～2.5小时，并持续搅拌。
在上述制备硅钙肥的方法中，所述硅酸钠溶液中石灰乳的加入量按摩尔比CaO/SiO2＝1~2计。
在上述制备硅钙肥的方法中，所述制备硅酸钙的反应温度为20~90℃，反应时间为20~60min，并持续搅拌。
在上述制备硅钙肥的方法中，所述对硅酸钙磨细时，向硅酸钙中掺入重量为硅酸钙0~30％的添加剂。添加剂为氧化镁、氧化铁、氧化锰、氧化磷化工产品或含以上氧化物的废渣高炉渣、炼钢炉渣、锰铁渣、黄磷炉渣，添加剂可以单独掺入，也可以多种混合掺入。
与现有技术比较，本发明的优点在于：
(1)工艺简单，反应温度属常压低温，大大降低能耗。
(2)脱硅液过滤分离后，具有一定温度，可直接加石灰乳反应，不需要采取加热措施，减少能耗。
(3)原料主要为固体废弃物粉煤灰和工业废渣，而且氢氧化钠可循环使用，大大降低生产成本；
(4)碱溶后的粉煤灰铝硅比大大提高，可作为提取氧化铝原料，实现废物高品质利用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
参看附图，本发明实施例一：
①选用含Al2O348.5％、SiO237.8％的高铝粉煤灰为原料，将高铝粉煤灰和20％的NaOH溶液加入反应釜中，氢氧化钠与粉煤灰的质量比为0.5∶1。高铝粉煤灰中的非晶态的二氧化硅和NaOH溶液在反应釜温度为120℃的条件下进行碱溶反应，反应时间为2.5小时。反应过程中连续搅拌，防止生成的硅酸钠溶液局部浓度过大而发生凝结现象。
②从反应釜中出料、过滤并90℃热水洗涤，得到滤液硅酸钠溶液，滤饼脱硅灰用于提取氧化铝。
③在滤液中加入配制好的石灰乳，石灰乳中生石灰的量按CaO/SiO2＝1计。持续搅拌，反应30min后过滤分离，滤液NaOH溶液返回到工序①配料。
④滤饼洗涤，并在120℃下干燥。然后用粉磨机磨为100目细粉，制得硅钙肥，其中有效SiO2含量为大于25％，CaO含量大于30％。
本发明实施例二：
制备硅酸钙步骤同实施例1相同，仅是在干燥后的硅酸钙加入30％的水淬高炉渣，一起用粉磨机磨为100目细粉，制得硅钙肥，其中有效SiO2含量大于25％，CaO+MgO含量大于35％。
Claims (6)
1、一种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其步骤为：
①将原料高铝粉煤灰加入氢氧化钠溶液中进行碱溶反应；
②对碱溶反应生成的硅酸钠溶液进行过滤分离，滤饼脱硅粉煤灰作为提取氧化铝的配料；
③向过滤分离后的硅酸钠溶液中加石灰乳沉淀反应并过滤分离，滤饼为硅酸钙，滤液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液返回步骤①循环使用；
④对滤饼硅酸钙进行干燥、磨细，制得硅钙肥产品。
2、按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其特征在于，所述高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥40％，SiO2的含量≥35％，氢氧化钠溶液的浓度为12～20％，高铝粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1∶0.4～0.5。
3、按照权利要求1或2所述的利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其特征在于，所述高铝粉煤灰碱溶反应的温度为110～140℃，反应时间为1.5～2.5小时，并持续搅拌。
4、按照权利要求3所述的利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其特征在于，所述硅酸钠溶液中石灰乳的加入量按摩尔比CaO/SiO2＝1～2计。
5、按照权利要求4或所述的利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其特征在于，所述制备硅酸钙的反应温度为20～90℃，反应时间为20～60min，并持续搅拌。
6、按照权利要求5所述的利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法，其特征在于，所述对硅酸钙磨细时，向硅酸钙中掺入重量为硅酸钙0～30％的添加剂，添加剂为氧化镁、氧化铁、氧化锰、氧化磷化工产品或含以上氧化物的废渣高炉渣、炼钢炉渣、锰铁渣、黄磷炉渣，添加剂可以单独掺入，也可以多种混合掺入。
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