一種利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)固廢的資源化利用技術領域，涉及高爐渣的利用，具體涉及一種 利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法。
【背景技術】
[0002] 根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2012年全世界的生鐵產(chǎn)量是11億噸，其中 產(chǎn)量最高的國家是中國，2012年一年的產(chǎn)量高達6. 5億噸。在高爐冶煉過程中，即使按照 300Kg的渣比來計算，高爐爐渣的產(chǎn)量也高達近兩億噸。如何高效地利用這些高爐爐渣已逐 漸成為人們關注的熱點?，F(xiàn)階段的高爐爐渣處理工藝基本上都采用的是水沖渣工藝，得到 的產(chǎn)品基本用于水泥生產(chǎn)，但用作水泥生產(chǎn)原料的高爐水渣幾乎毫無利潤可言。
[0003] 類水滑石（Hydrotalcite-LikeCompounds，簡稱HTLCs)屬于層狀雙輕基復合 金屬氧化物（LayeredDoubleHydroxide，簡稱LDH)。HTLCs可用通式[M(II)1-JVKin) x(OH)2]x+ [Ax/nn_] ^mH2O來表示，其中M2+和M3+分別代表層上二價和三價陽離子，An_為層間陰 離子，X=M37(M2++M3+)，只有在0. 2〈x〈0. 34的范圍內才能合成出純凈的、高結晶度的水滑 石。沸石最基本的結構單元是SiOJPAlO4四面體，相鄰的四面體之間以氧橋鍵的方式共用 氧原子。位于四面體中心的是Si原子或Al原子，四面體各頂點處是氧原子，Si原子或Al 原子分別與氧原子鍵合。這種結合方式使其在三維方向上形成一個具有規(guī)整結構的無機聚 合體。

【發(fā)明內容】

[0004] 高爐澄的主要成分是0&0、]\%0、3;[02、41 203，屬于娃酸鹽質材料，其化學組成與天然 礦石、硅酸鹽水泥相似。其中，類水滑石二價和三價的陽離子比在2?5之間，而高爐渣中 的（Ca+Mg)/Al~ 3,非常適合制備類水滑石；并且提取的SiO2可用來制備沸石。
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法， 以充分有效的利用高爐渣的成分。
[0006] 具體的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0007] 本發(fā)明的利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，包括下述步驟：
[0008] (1)將粉碎的高爐渣加入到鹽酸溶液中，沸水浴下攪拌，直至高爐渣中的硅份凝 膠，相對于每克高爐渣鹽酸的加入量為50?60ml，所述的鹽酸濃度為3mol/L;
[0009] 優(yōu)選的，以質量分數(shù)計，所述的高爐渣包括下述成分：SiO2S35?40%，CaO為 35?40%，MgO為5?15%,Al2O3為5?15%，余量為微量成分。
[0010] ⑵過濾，分別得濾液和凝膠備用；
[0011] (3)向步驟（2)所得的濾液中滴加氫氧化鈉溶液，至PH值為9. 5?13. 5,形成懸 濁液；
[0012] 優(yōu)選的，所述的氫氧化鈉溶液濃度為2?4mol/L。
[0013] (4)將步驟（3)中得到的懸濁液，在60?100°C恒溫水浴箱中攪拌0. 5?2h，移入 水熱合成釜中，在60?100°C下陳化12?24h;
[0014] (5)將步驟⑷陳化的溶液過濾，并洗滌過濾物至PH到8以下，干燥后得到類水滑 石；
[0015] (6)將步驟⑵中得到的凝膠反復洗滌后，干燥，研磨，得到硅粉；
[0016] (7)向步驟（6)得到的硅粉中加入氫氧化鈉溶液強烈攪拌，形成均勻的懸濁液；
[0017] 優(yōu)選的，所述的氫氧化鈉溶液濃度為2?4mol/L。
[0018] (8)向步驟（7)得到的懸濁液中滴定含鋁溶液，并攪拌0. 5?Ih;
[0019] 優(yōu)選的，所述的含鋁溶液為鋁酸鈉溶液或鋁酸鉀溶液。
[0020] (9)將步驟（8)中的懸濁液移入水熱合成釜中，水浴溫度為80?120°C陳化3? 8h，然后過濾洗滌干燥得到沸石。
[0021] 本發(fā)明提供的利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，充分利用了高爐渣原料， 合成類水滑石和沸石，類水滑石和沸石的市場價格比高爐渣的價格高，大大提高了高爐渣 的利用范圍，增加了高爐渣利用的附加值，提高了鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟利潤，具有很好的市場應 用前景。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一 些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1是本發(fā)明提供的利用高爐渣制備類水滑石和沸石的工藝流程圖；
[0024] 圖2是實施例1?3中陳化時間為12h，不同PH值時類水滑石的XRD圖；
[0025] 圖3是實施例4?6中陳化時間為18h，不同PH值時類水滑石的XRD圖；
[0026] 圖4是實施例7?9中陳化時間為24h，不同PH值時類水滑石的XRD圖；
[0027] 圖5是實施例1?9中不同陳化時間和PH值時的類水滑石的SEM圖；
[0028] 圖6是實施例10?12中不同陳化時間沸石的XRD圖；
[0029] 圖7是實施例10?12中不同陳化時間沸石的SEM圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行詳細的描 述。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明提供的利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，其工藝流程 包括：第一階段，粉碎，鹽酸凝膠，恒溫攪拌，過濾；第二階段，濾液加氫氧化鈉溶液，恒溫攪 拌，陳化，過濾，洗滌，干燥，研磨，得到類水滑石；第三階段，凝膠洗滌，干燥，研磨，加氫氧化 鈉溶液，室溫攪拌，加鋁酸鈉溶液，恒溫攪拌，陳化，過濾，洗滌，干燥，得到沸石。
[0032] 本發(fā)明中使用某鋼鐵廠生產(chǎn)的高爐渣作為主原料，加入的其它原料為鹽酸，氫氧 化鈉，鋁酸鈉，去離子水等，在不同的溫度和PH條件下制備的類水滑石有不同的性質。
[0033] 本發(fā)明中所使用的高爐渣包括下述成分：SiO2S35?40wt%，CaO為35? 40wt%，MgO為 5 ?15wt%，Al2O3為 5 ?15wt%，F(xiàn)e0、Mn0、K20、Na20 微量。
[0034] 表1給出了本發(fā)明實施例中所使用的高爐渣的成分組成。
[0035] 表1高爐渣主要成分
[0036]
【主權項】
1. 一種利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 將粉碎的高爐渣加入到鹽酸溶液中，沸水浴下攪拌，直至高爐渣中的硅份凝膠，相 對于每克高爐渣鹽酸的加入量為50~60ml，所述的鹽酸濃度為3mol/L ; (2) 過濾，分別得濾液和凝膠備用； (3) 向步驟（2)所得的濾液中滴加氫氧化鈉溶液，至PH值為9. 5~13. 5,形成懸濁液； (4) 將步驟（3沖得到的懸濁液，在60~100°C恒溫水浴箱中攪拌0. 5~2h，移入水熱合成 釜中，在60~100°C下陳化12~24h ; (5) 將步驟（4)陳化的溶液過濾，并洗滌過濾物至PH到8以下，干燥后得到類水滑石； (6) 將步驟（2)中得到的凝膠反復洗滌后，干燥，研磨，得到硅粉； (7) 向步驟（6)得到的硅粉中加入氫氧化鈉溶液強烈攪拌，形成均勻的懸濁液； (8) 向步驟（7)得到的懸濁液中滴定含鋁溶液，并攪拌0. 5~lh ; (9) 將步驟（8)中的懸濁液移入水熱合成釜中，水浴溫度為80~120°C陳化3~8h，然后過 濾洗滌干燥得到沸石。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：以質量分數(shù)計，所述的高爐渣包括下述成 分：SiO2S 35~40%，CaO 為 35~40%，MgO 為 5~15%，Al 203為 5~15%，余量為微量成分。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（3)中，所述的氫氧化鈉溶液濃度為 2~4mol/L〇
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（7)中，所述的氫氧化鈉溶液濃度為 2~4mol/L〇
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（8)中，所述的含鋁溶液為鋁酸鈉溶 液或鋁酸鉀溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，其工藝流程包括：將高爐渣粉碎，鹽酸凝膠，恒溫攪拌，過濾；濾液加氫氧化鈉溶液調節(jié)PH，恒溫攪拌，陳化，過濾，洗滌，干燥，研磨，得到類水滑石；凝膠洗滌，干燥，研磨，加氫氧化鈉溶液調節(jié)PH，室溫攪拌，加含鋁溶液，恒溫攪拌，陳化，過濾，洗滌，干燥，得到沸石。本發(fā)明提供的利用高爐渣制備類水滑石和沸石的方法，充分利用了高爐渣原料，合成類水滑石和沸石，類水滑石和沸石的市場價格比高爐渣的價格高，大大提高了高爐渣的利用范圍，增加了高爐渣利用的附加值，提高了鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟利潤，具有很好的市場應用前景。
【IPC分類】C01F7-02, C01B39-02
【公開號】CN104556097
【申請?zhí)枴緾N201510018368
【發(fā)明人】國宏偉, 萬康, 彭健, 劉文婷, 周海榮
【申請人】蘇州大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月14日