CN101786635A - 一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法，是利用氢氧化钠溶液碱解粉煤灰中的二氧化硅制备模数为0.4～0.8的硅酸钠溶液，取部分硅酸钠溶液碳分制取非晶水合二氧化硅，然后再用硅酸钠溶液回溶非晶水合二氧化硅，配制成SiO₂∶Na₂O＝1∶0.8～1.2的结晶原液，过滤除去悬浮物，升温浓缩，降温结晶，至35℃进行固液分离，得到五水偏硅酸钠。本发明工艺简单，原料廉价，易于产业化，并有较大的经济和环境效益。

Description

一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法

技术领域

本发明属于粉煤灰的资源化利用范畴，具体涉及一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法。

背景技术

上世纪七十年代，一些发达国家(美国、加拿大、日本、瑞士等国)逐渐开始重视含磷洗涤剂废水排入江河湖泊后，导致水质富营养化，使水质污染缺氧，对水生物造成威胁的现象，相继颁布法律法规，禁止和限制含磷洗涤剂的生产和使用。进入二十一世纪后，我国也有许多省市颁布了禁止销售和使用含磷洗涤用品的有关规定。这些禁磷举措有力地促进了代磷洗涤助剂的研发与生产。

目前，工业化的代磷洗涤助剂主要是4A沸石、五水偏硅酸钠和聚丙烯酸钠三种，其中4A沸石属于铝盐(铝硅酸钠)，由于铝盐可导致植物、动物和人类慢性中毒，因此，大量使用仍有后患，所以未来无磷洗涤剂的主要发展方向是偏硅酸钠和聚丙烯酸钠。

偏硅酸钠(主要是五水偏硅酸钠)生产工艺相对简单，产品成本低，且这种洗涤助剂具有分散性能好，保持溶液碱性能力强，pH缓冲容量大，去污能力强等优点，在洗涤剂中的用量逐年增长。其生产方法主要有三种：造粒法、水溶液结晶法和结晶粉碎法。这三种方法无一例外地均采用工业硅酸钠和工业烧碱为原料，而其工业硅酸钠又都是采用高耗能的干法生产的，具体做法是将磨好的石英砂和纯碱配好混匀入窑，在近1550℃的高温下熔融反应数小时，然后将熔盐水淬，再将水淬后的物料研磨，稀释，澄清；然后再将澄清液加热，蒸发浓缩成所需模数的工业硅酸钠。采用这种方法生产工业硅酸钠，工艺复杂，资源消耗大，能耗高，而且污染严重，成本高，不适合当前发展低碳经济的要求，也无助于降低代磷洗涤助剂的生产成本，促进无磷洗涤剂的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用廉价废弃物---粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法。该方法不仅能在低温常压下制备出合格的五水偏硅酸钠产品，而且工艺流程简单，节能减排降耗优势显著，产品成本低。

本发明利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法包括以下步骤：

a)将粉煤灰与25～40wt％的氢氧化钠溶液按照1～2∶1的液固比混合，于氢氧化钠溶液沸点温度下碱解粉煤灰中的二氧化硅，使之生成硅酸钠进入溶液中，然后稀释过滤得到模数为0.4～0.8的硅酸钠溶液；

b)取部分上述硅酸钠溶液，用二氧化碳气体碳分制备非晶水合二氧化硅，过滤分离，得到碳酸钠溶液和非晶水合二氧化硅滤饼；

c)以a)中制得的硅酸钠溶液溶解b)得到的非晶水合二氧化硅滤饼，配制成SiO₂∶Na₂O＝1∶0.8～1.2的结晶原液，过滤去除悬浮物，升温浓缩，并加入前次过滤分离得到的结晶循环母液制成结晶液；

d)使结晶液降温结晶，至35℃进行固液分离，得到五水偏硅酸钠。

其中，用于碳分的二氧化碳气体可以是二氧化碳体积浓度≥10％的脱硫烟气。

上述方法中，步骤b)得到的碳酸钠溶液可以用石灰乳苛化后，补入浓苛性液碱或片碱返回到碱解粉煤灰工序循环使用。步骤d)固液分离得到的滤液可以作为结晶循环母液，返回去兑入浓缩的结晶原液中循环使用。

本发明的五水偏硅酸钠制备方法尤其适合于处理高铝粉煤灰，通过碱解粉煤灰中的二氧化硅，提出粉煤灰中的硅元素，将其制成大宗工业化原料，即提升了经济效益，又富集了粉煤灰中的铝，为后序提取氧化铝创造了条件。因此，本发明对高铝粉煤灰资源化利用将起到重要的技术支撑作用，企业可获得显著的经济效益。

具体实施方式

取二氧化硅含量约50％、三氧化二铝含量约40％的干粉煤灰，与浓度为35％的氢氧化钠溶液按液固比1.5∶1混合制浆，在120℃下搅拌反应20分钟，使粉煤灰中的绝大部分二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠进入溶液。以下步洗涤滤饼收集的洗涤液适度稀释浆料，过滤分离即得到模数为0.6的低模数硅酸钠溶液。

滤饼经二次逆流洗涤后，用作提取三氧化二铝的原料。洗涤液收集后作为稀释液，用于稀释上述反应浆料。

取部分上述得到的硅酸钠溶液，向其中通入二氧化碳浓度17％的脱硫烟气，充分反应后过滤分离碳分浆液，得到碳酸钠溶液和非晶水合二氧化硅滤饼。

碳酸钠溶液用石灰乳苛化后，再补入浓苛性液碱或片碱，配成35％的氢氧化钠溶液，泵送至碱解粉煤灰工序循环使用。

得到的非晶水合二氧化硅滤饼用上述硅酸钠溶液溶解，配制成SiO₂∶Na₂O＝1∶1的结晶原液，过滤去除悬浮物后，升温至120℃，蒸发浓缩至溶液中硅酸钠含量达到55％左右，再冷却至95℃，兑入前次过滤分离得到的结晶循环母液，降温至60～65℃，加入适量五水偏硅酸钠晶种，控制降温速率和搅拌速率，待溶液降温至35℃左右，过滤分离，得到含水率＜5％的五水偏硅酸钠滤饼。

过滤分离得到的滤液为结晶循环母液，可抽送到结晶原液中循环使用。

五水偏硅酸钠滤饼送入回转干燥窑中，以130℃的热风烘干，控制出窑物料温度保持在60～65℃之间，收集烘干物料即为五水偏硅酸钠产品。

Claims (3)

1. 0.1.一种利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法，包括以下步骤：

   a)将粉煤灰与25～40wt％的氢氧化钠溶液按照1～2∶1的液固比混合，于氢氧化钠溶液沸点温度下碱解粉煤灰中的二氧化硅，使之生成硅酸钠进入溶液中，然后稀释过滤得到模数为0.4～0.8的硅酸钠溶液；

   b)取部分上述硅酸钠溶液，用二氧化碳气体碳分制备非晶水合二氧化硅，过滤分离，得到碳酸钠溶液和非晶水合二氧化硅滤饼；

   c)以a)中制得的硅酸钠溶液溶解b)得到的非晶水合二氧化硅滤饼，配制成SiO₂∶Na₂O＝1∶0.8～1.2的结晶原液，过滤去除悬浮物，升温浓缩，并加入前次过滤分离得到的结晶循环母液制成结晶液；

   d)使结晶液降温结晶，至35℃进行固液分离，得到五水偏硅酸钠。
2. 2.根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法，其特征是向硅酸钠溶液中通入二氧化碳体积浓度≥10％的脱硫烟气进行碳分制备非晶水合二氧化硅。
3. 3.根据权利要求1所述的利用粉煤灰制备五水偏硅酸钠的方法，其特征是所述的结晶循环母液是结晶液固液分离得到的滤液。