一種低模數(shù)水玻璃制備硅酸鈣回收堿方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無機非金屬材料制作技術領域，尤其是一種低模數(shù)水玻璃制備硅酸鈣回收堿方法。
【背景技術】
[0002]硅酸鈣亦稱偏硅酸鈣或硅灰石，是一種變質(zhì)礦物，主要產(chǎn)于酸性巖和石灰?guī)r的接觸帶；也還會見于深度變質(zhì)的鈣質(zhì)結晶片巖、火山噴出物及某些堿性巖石中。其天然產(chǎn)物為三斜晶系，細板狀晶體，集合體呈放射狀或纖維狀；顏色呈白色，具有玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤;硬度4.5-5.5，密度2.75-3.lOg/cm3;熱膨脹系數(shù)6.5 X 10 6oC \相對密度2.8，熔點1540°C，折射率1.62。具有耐酸、耐堿、耐化學腐蝕，完全溶于濃鹽酸的特性，并且其吸濕性小、吸油性低、電導率低、絕緣性好的特點?；诠杷徕}的特性，其被廣泛應用于涂料工業(yè)的體質(zhì)顏料、增亮劑、平安劑、懸浮劑、增強劑等。
[0003]對于硅酸鈣的生產(chǎn)工藝中，其主要分為礦山開采獲取和化學合成兩種，其中礦山開采由于需要經(jīng)過選礦后獲得，而選礦方法根據(jù)礦石的類型又分為手選、光電揀選、磁選、浮選、電選、重選等，如吉林省梨樹縣硅灰石采用浮選法，工藝流程為:原礦一磨礦一方解石粗選一兩次掃選一兩次精選一方解石一精礦兩次掃選一石英三次浮選一硅灰石精礦。
[0004]化學合成，是利用碳酸鈣與硅酸鈣溶解度的差異性進行的，其反應的方程式為:CaCO3 S12 CaS13 CO2或者以含鈣、硅物質(zhì)進行化學合成，如金仁才、尹萬云、裴立宅等提出以二氧化硅、氧化鈣及碳酸鈉為原料，在220°C水熱過程下保溫24h制備出了直徑約lgm、厚度低于100am、孔洞低于10nm的多孔片狀硬娃|丐石材料。在800°C鍛燒Ih后，通過硬硅鈣石的分解可得到單斜晶相的多孔硅酸鈣材料。并在其研究中表明:溫度對多孔硅鈣材料的影響并不明顯，而碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)增至15%時，所得多孔硅鈣材料仍為片狀多孔結構，而尺寸明顯增加。
[0005]再如劉飛、李靜、曹建新提出“超輕微孔硅酸鈣保溫隔熱材料的制備”，研究以電石渣為原料制備超輕微孔硅酸鈣保溫隔熱制品，研究了硬硅鈣石料漿“活性’和成型壓力等因素對制品性能的影響，結果表明:硬硅鈣石料漿“活性”高低和成型壓力大小對超輕制品的制備有較大的影響；控制最佳的電石渣煅燒溫度、動態(tài)水熱合成及壓濾成型等工藝參數(shù)可以制備出超輕微孔硅酸鈣保溫隔熱材料，研制制品密度為128kg/m，其余各項性能指標均符合GB/T 10699-1998《硅酸鈣絕熱制品》和日本JISA9510-198《無機多孔隔熱材料》的標準要求。
[0006]再如伍澤廣、石松林、劉欽甫通過水熱合成的方法，以煤系高嶺土和石灰乳為原料制備出微孔硅酸鈣粉體，并用XRD，SEM, TGA/DSC等對硅酸鈣粉體進行了表征，結果表明，硅酸鈣主要以半結晶態(tài)形式存在，粉體顆粒的粒徑大小為10-20 μπι不等，結構松散，含有大量孔徑為1-2 μ m的不規(guī)則微孔。
[0007]除此之外，本研究者對現(xiàn)有技術中的硅酸鈣的生產(chǎn)方法的專利文獻做出檢索并篩選，得出，對于硅酸鈣的生產(chǎn)技術中，有如下相關的現(xiàn)有專利技術文獻對其進行研究；
[0008]如公開號為CN 104030305 A提出了一種硅酸鈣的制備方法，其步驟包括:將破碎后的生石灰篩分，收集粒度為l_2cm的生石灰顆粒；將所述石灰顆粒與硅源溶液按鈣硅摩爾比1-1.1混合進行水熱反應，并對反應物進行真空抽濾后，得到活性硅酸鈣；其中，所述硅源溶液為硅酸鈉溶液或水玻璃溶液，具有產(chǎn)品含水率低、方法簡單、成本低等特點。其權利要求并未對使用硅源的硅鈉比進行限定，僅對制備溶液中Si02含量進行了規(guī)定。
[0009]再如公開號為CN 103553501 A提出了一種硅酸鈣保溫材料的制備方法，其過程包括:將作為原料的硅酸鈣破碎并與水混合，按液固比質(zhì)量為10-20的比例進行攪拌制漿，得硅酸鈣漿液，其中，所述硅酸鈣是將高鋁粉煤灰提取完氧化鋁后的副產(chǎn)物之一；將所述硅酸鈣漿液在溫度為190-250和壓力為1.3-4.0MPa的條件下合成2_6h得硬硅鈣石漿體，再加入1-3%的纖維增強原料和0.5-3%的水玻璃，經(jīng)壓濾、脫水、成型、脫模和烘干制備保溫材料。
[0010]又如公開號為CN 103288091 A提出了一種低模數(shù)水玻璃碳化沉淀法制備白炭黑的方法，該方法以模數(shù)為1.0-1.5的水玻璃為原料，用碳化濾液稀釋成水玻璃含量為10-15wt%溶液，按溶液質(zhì)量的3.0-5.0wt%加硫酸鈉、2-3被％加成品白炭黑作前軀體，在碳化溫度65-95°C下，以8-10L/min的流量通入二氧化碳含量40_5(^%混合氣體，碳化終點PH為8.5，碳化液保溫陳化2h后過濾，充分洗滌后經(jīng)干燥、煅燒制備白炭黑，產(chǎn)品符合HGT/3062-3072-2008橡膠配合劑標準要求。
[0011]由上述闡述可以看出，在現(xiàn)有技術對于低模數(shù)水玻璃為原料生產(chǎn)硅酸鹽產(chǎn)品的技術文獻還相對較少，并且將模數(shù)在0.9-1.1的水玻璃作為原料來生產(chǎn)硅酸鈣產(chǎn)品的相關文獻未見報道。
[0012]為此，本研究者結合傳統(tǒng)的化學合成硅酸鈣技術，將模數(shù)為0.9-1.1的水玻璃作為原料在制備硅酸鈣產(chǎn)品，并回收堿液，使得堿液最終的濃度達到15%以上，進而使得其回收率高于90%，降低硅酸鈣生產(chǎn)工藝中堿液回收成本，為低模數(shù)水玻璃的應用提供了一種新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提供一種低模數(shù)水玻璃制備硅酸鈣回收堿方法。
[0014]為了能夠達到本發(fā)明的目的，則本發(fā)明具體是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的:
[0015]將模數(shù)為0.9-1.1的水玻璃作為原料，并向其中加入少量的硅酸鈣作為晶核劑，再向其中加入石灰乳合成反應，并控制合成反應過程中的溫度為50-75°C，再待其反應結束后，將其混合物料進行陳華處理l_2h，將其過濾處理得到濾液和濾餅，濾液用于堿的回收，濾餅經(jīng)過洗滌處理后，干燥處理得硅酸鈣產(chǎn)品。
[0016]并在上述處理過程中，是將低模數(shù)的水玻璃采用對濾餅進行洗滌過程中產(chǎn)生的洗滌液進行稀釋處理，使得洗滌液中含有的硅酸鈣以及其他部分堿液能夠返回到水玻璃中，并且也降低了硅酸鈣這種晶核劑的使用量，降低了成本；并在稀釋過程中是將水玻璃稀釋成水玻璃的含量為20_25wt %的混合液；并同時對水玻璃混合液中的硅酸鈣的含量進行檢測后，再向其中加入晶核劑，調(diào)整硅酸鈣的含量為l_2wt%，并再向其中加入石灰乳，石灰乳是將生石灰與洗滌濾餅過程中獲得的洗滌液進行混合，使得生石灰完全消化之后，再將其過180目的方孔篩，取篩底料，并調(diào)整石灰乳的固含量為100-120g/L，并在加入過程中采用滴加的方式加入，滴加的速度為40-60滴/min，并控制溫度為50_75°C進行合成反應，待反應結束后，將其陳化處理l_2h，過濾，得濾液中的堿含量為15%以上，進而使得堿的回收率達到了 90%以上；并將濾餅經(jīng)過洗滌、干燥得到硅酸鈣產(chǎn)品，并將洗滌過程中產(chǎn)生的洗滌液返回石灰乳的制備工藝中以及水玻璃的稀釋處理步驟中。
[0017]本發(fā)明的原理基礎以及達到的技術效果是:在溫度為298.15K下，CaS13溶度積常數(shù)為2.5 X 10 8，而Ca (OH)2溶度積常數(shù)為5.5 X 10 6，二者相差約500倍，因而，使得水玻璃的與石灰乳進行反應生成硅酸鈣容易進行；而在本方案中的反應速率的控制是取決于氫氧化鈣的溶解速度，故而通過對合成溫度的控制，使得產(chǎn)生的硅酸鈣的量最大化；經(jīng)過采用滴加石灰乳的方式避免了氫氧化鈣反應不徹底而導致產(chǎn)品中夾帶固體氫氧化鈣而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；并結合陳化步驟的引入，使得反應結束后再進行陳化，進而使得晶體內(nèi)的氫氧化鈣進一步的與過量的水玻璃發(fā)生反應，進而減少游離在晶體中以及混合物料中的氫氧化鈣含量；并利用洗滌液稀釋水玻璃、進行