一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及提取鋁領域，尤其涉及一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法。
【背景技術】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。目前我國粉煤灰的總堆存量已超過10億t，現(xiàn)在以每年8000萬t的速度增加，而粉煤灰的利用不到50%。粉煤灰堆存不僅占用大量的土地，污染環(huán)境，還危及生物和人健康，而且粉煤灰中的許多有用成分得不到合理的利用，造成資源浪費。
[0003]在混凝土中摻加粉煤灰節(jié)約了大量的水泥和細骨料；減少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增強混凝土的可泵性；減少了混凝土的徐變；減少水化熱、熱能膨脹性；提高混凝土抗?jié)B能力；增加混凝土的修飾性。國標一級:采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑復合技術生產(chǎn)高標號混凝土的現(xiàn)代混凝土新技術正在全國迅速發(fā)展。國標二級:優(yōu)質(zhì)粉煤灰特別適用于配制泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B結(jié)構(gòu)混凝土、抗硫酸鹽混凝土和抗軟水侵蝕混凝土及地下、水下工程混凝土、壓漿混凝土和碾壓混凝土。國標三級:粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性強、終飾性改善、抗沖擊能力提高、抗凍性增強等優(yōu)點。粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種似火山灰質(zhì)混合材料。它是燃燒煤的發(fā)電廠將煤磨成100微米以下的煤粉，用預熱空氣噴入爐膛成懸浮狀態(tài)燃燒，產(chǎn)生混雜有大量不燃物的高溫煙氣，經(jīng)集塵裝置捕集就得到了粉煤灰。粉煤灰的化學組成與粘土質(zhì)相似，主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡碳。粉煤灰主要用來生產(chǎn)粉煤灰水泥、粉煤灰磚、粉煤灰硅酸鹽砌塊、粉煤灰加氣混凝土及其他建筑材料，還可用作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑，回收工業(yè)原料和作環(huán)境材料。粉煤灰在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應用:粉煤灰代替粘土原料生產(chǎn)水泥，由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰加入適量石膏磨細制成的水硬膠凝材料，水泥工業(yè)采用粉煤灰配料可利用其中的未燃盡炭；粉煤灰作水泥混合材；粉煤灰生產(chǎn)低溫合成水泥，生產(chǎn)原理是將配合料先蒸汽養(yǎng)護生成水化物，然后經(jīng)脫水和低溫固相反應形成水泥礦物；粉煤灰制作無熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和純粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是將干燥的粉煤灰摻入10%-30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分別磨細后再混合均勻制成的水硬性膠凝材料；粉煤灰作砂漿或混凝土的摻和料，在混凝土中摻加粉煤灰代替部分水泥或細骨料，不僅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、氣性、抗硫酸鹽性能和耐化學侵蝕性能、降低水化熱、改善混凝土的耐高溫性能、減輕顆粒分離和析水現(xiàn)象、減少混凝土的收縮和開裂以及抑制雜散電流對混凝土中鋼筋的腐蝕。粉煤灰在建筑制品中的應用:蒸制粉煤灰磚，以電廠粉煤灰和生石灰或其他堿性激發(fā)劑為主要原料，也可摻入適量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬礦渣等骨料，經(jīng)過加工、攪拌、消化、輪碾、壓制成型、常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護后而形成的一種墻體材料；燒結(jié)粉煤灰磚，以粉煤灰、粘土及其他工業(yè)廢料為原料，經(jīng)原料加工、攪拌、成型、干燥、培燒制成磚；蒸壓生產(chǎn)泡沫粉煤灰保溫磚，以粉煤灰為主要原料，加入一定量的石灰和泡沫劑，經(jīng)過配料、攪拌、燒注成型和蒸壓而成的一種新型保溫磚；粉煤灰硅酸鹽砌塊，以粉煤灰、石灰、石膏為膠凝材料，煤渣、高爐礦渣等為骨料，加水攪拌、振動成型、蒸汽養(yǎng)護而成的墻體材料；粉煤灰加氣混凝土，以粉煤灰為原料，適量加入生石灰、水泥、石膏及鋁粉，加水攪拌呈漿，注入模具蒸養(yǎng)而成的一種多孔輕質(zhì)建筑材料；粉煤灰陶粒，以粉煤灰為主要原料，摻入少量粘結(jié)劑和固體燃料，經(jīng)混合、成球、高溫培燒而制的一種人造輕質(zhì)骨料；粉煤灰輕質(zhì)耐熱保溫磚，是用粉煤灰、燒石、軟質(zhì)土及木肩進行配料而成，具有保溫效率高，耐火度搞，熱導率小，能減輕爐墻厚度、縮短燒成時間、降低燃料消耗、提高熱效率、降低成本。粉煤灰作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑:粉煤灰具有良好的物理化學性質(zhì)，能廣泛應用于改造重粘土、生土、酸性土和鹽堿土，彌補其酸瘦板粘的缺陷，粉煤灰中含有大量枸溶性硅鈣鎂磷等農(nóng)作物所必需的營養(yǎng)元素，故可作農(nóng)業(yè)肥料用?；厥展I(yè)原料:回收煤炭資源，利用浮選法在含煤炭粉煤灰的灰漿水中加入浮選藥劑，然后采用氣浮技術，使煤粒粘附于氣泡上浮與灰渣分離；回收金屬物質(zhì)粉煤灰中含有Fe203、Al2O3、和大量稀有金屬；分選空心微珠，空心微珠具有質(zhì)量小、高強度、耐高溫和絕緣性好，可以用于塑料的理想填料，用于輕質(zhì)耐火材料和高效保溫材料，用于石油化學工業(yè)，用于軍工領域，坦克剎車。作環(huán)保材料:利用粉煤灰可制造分子篩、絮凝劑和吸附材料等環(huán)保材料；粉煤灰還可用于處理含氟廢水、電鍍廢水與含重金屬例子廢水和含油廢水，粉煤灰中含有的A1203、CaO等活性組分，能與氟生產(chǎn)配合物或生產(chǎn)對氟有絮凝作用的膠體離子，還含有沸石、莫來石、炭粒和硅膠等，具有無機離子交換特性和吸附脫色作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是提供一種從粉煤灰中提取鋁的方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將粉煤灰研磨至細度為200-300目，加入活化劑、水，70-100kHz的頻率下超聲處理4-6分鐘；
(2)將上述超聲處理后的物料在680-700°C下加熱至水干，送入馬弗爐中，900-1000°C下焙燒30-40分鐘；
(3)將上述焙燒料冷卻至常溫，加入6-10mol/l的氫氧化鈉，60-80°C下保溫反應1_2小時，過濾，得到含硅濾液和濾渣；
(4)將濾渣加入到其重量1.8-2倍的鹽酸溶液中，鹽酸濃度為30-40%，在100-120°C下保溫反應1-2小時，過濾，得二次濾液和二次濾渣；
(5)調(diào)整二次濾液PH值為4-5，經(jīng)沉淀、過濾后得到三次濾渣及三次濾液，三次濾渣經(jīng)洗滌、烘干后在1000-1200°C下煅燒50-60分鐘，得氧化鋁；
(6)將上述含硅濾液、二次濾渣、氧化鋁混合，加入助劑，30-60kHz的頻率下超聲處理10-12分鐘，100-120°C下干燥處理，干燥完全后磨成細粉，即得所述耐火材料。
[0006]一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法，步驟(I)中所述的活化劑是由下述重量份的原料組成的:十二烷基苯磺酸鈉1-重量份、氨基三甲叉膦酸2-3份、氟硅酸鈉
6-10份、四硼酸鉀1-2份；所述的活化劑、水與粉煤灰的重量比例為1-2:100:31-50。
[0007]—種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法，步驟(6)中所述的助劑是由下述重量份的原料組成的:二氧化鋯3-5重量份、茶皂素1-2重量份、氧化鈣6-10重量份、六方氮化硼4-6重量份、磷酸二氫鋁1-2重量份、硅丙乳液3-4重量份、去離子水100-120重量份，所述的助劑與含硅濾液、二次濾渣、氧化鋁混合料的重量比為10:1-1.2。
[0008]一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法，步驟(6)中所述的助劑的制備方法包括以下步驟:
將氧化鈣加入到3-4倍重量的去離子水中，攪拌均勻，得液a ；
將茶皂素加入到6-10倍重量的去離子水中，攪拌均勻，得液b ;
將硅丙乳液加入到剩余的去離子水中，加入磷酸二氫鋁，升高溫度為60-65°C，加入液a、液b，保溫攪拌20-30分鐘，加入剩余個原料，500-1000轉(zhuǎn)/分攪拌分散3_5分鐘，即得所述助劑。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:
傳統(tǒng)的粉煤灰活化大多都用混合焙燒的方法，能耗較高，本發(fā)明先將粉煤灰與活化劑、水混合，通過超聲處理的方式，可以在短時間、較低溫度下達到活化效果，可以有效的提高娃、銷的提取率，加入的助劑不僅可以有效提尚各物料間的相容性，還可以提尚成品的穩(wěn)定性和耐火性，可以應用于鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、機械、鍋爐、輕工、電力、軍工等國民經(jīng)濟的各個領域，無毒無無污染，安全環(huán)保。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明實施例中采用的粉煤灰中的化學成分組成為:
S12 54.34% ；
Al2O3 26.17% ；
Fe2O3 12.31% ；
CaO 5.03% ；
MgO 1.79% ；
SO3 0.19% ；
剩余的為燒失量。
[0011]實施例1:
一種從粉煤灰中提取硅、鋁復合耐火材料的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將粉煤灰研磨至細度為300目，加入活化劑、水，90kHz的頻率下超聲處理4分鐘；
(2)將上述超聲處理后的物料在700°C下加熱至水干，送入馬弗爐中，1000°C下焙燒31分鐘；
(3)將上述焙燒料冷卻至常溫，加入9mol/l的氫氧化鈉，80°C下保溫反應I小時，過濾，得到含硅濾液和濾渣；
(4)將濾渣加入到其重量1.8-2倍的鹽酸溶液中，鹽酸濃度為33%，在120°C下保溫反應I小時，過濾，得二次濾液和二次濾渣；
(5)調(diào)整二次濾液PH值為4，經(jīng)沉淀、過濾后得到三次濾渣及三次濾液，三次濾渣經(jīng)洗滌、烘干后在1200°C下煅燒60分鐘，得氧化鋁；
(6)將上