[发明专利]一种含高钙硅铝酸盐类矿物全组分综合利用的方法

说明书

本发明涉及一种含高钙硅铝酸盐类矿物全组分综合利用的方法，包括以下步骤：将高钙硅铝酸盐类矿物、NH₄F和NH₄HSO₄混合均匀后焙烧，产生的气体通入水中；继续焙烧，产生的SO₃气体通入水中回收；得到的固体加入NaOH溶液中搅拌反应后过滤；含硅溶液加入氨水，反应后过滤，将氟化铵溶液蒸发结晶，将氟化铵固体回用至步骤一；将步骤二得到的硫酸加入到步骤三得到的Ca(OH)₂溶液中，加热搅拌、过滤并蒸发结晶；将步骤三得到的片状氧化铝湿料和步骤四得到的SiO₂湿料烘干。本发明整个反应过程无需对高钙硅铝酸盐类矿物预处理，工艺简单，反应过程没有“三废”产生。获得的材料纯度高，材料可循环使用。

技术领域

本发明属于硅铝酸盐类矿物材料利用领域，涉及一种含高钙硅铝酸盐类矿物全组分综合利用的方法。

背景技术

硅铝酸盐是一类无机物，分子式为xAl2O3·ySiO2。硅酸盐矿物种类很多且分布极广，约占矿物种总数的四分之一，构成地壳总重量的75％，铝硅酸盐在硅酸盐中又占重要比例，常见的主要包括莫来石、高岭石、蒙脱石、长石等。高钙硅铝酸盐是硅铝酸盐在形成或利用过程中，钙取代矿物中铝，形成含钙的硅铝酸盐固溶体，如钙长石。或者在加工过程中，氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙等进入硅铝酸盐中形成混合物，如某燃煤电厂排放的脱硫粉煤灰的XRD如图1 所示，从图1中可以看出，粉煤灰中含有氧化钙、硫酸钙、莫来石、石英和硅铝酸钙等含钙硅铝酸盐，其中钙含量高达19.48％。高钙硅铝酸盐因具有储量大、有价元素总含量高等优点而受到了学术界和工业界的广泛关注。

高钙硅铝酸盐因其钙含量高，成分复杂，加工利用困难。近年来，学者针对高钙硅铝酸盐资源的综合利用做了大量工作，归纳起来分为两个方案，即应用在建材领域和使用盐酸预处理。高钙硅铝酸盐生产建材，虽然能实现其大宗利用，但附加值较低，而且游离氧化钙易生成碳酸钙，造成体积膨胀，影响建材安定性。盐酸预处理高钙硅铝酸盐，可以去除大部分钙元素，但工艺成本高，含钙酸液难处理，易造成二次污染。

发明内容

发明目的

为解决现有技术高钙硅铝酸盐利用附加值低、含钙酸性废液处理难度大和硅铝酸盐类矿物利用工艺流程复杂的难题，本发明提供一种含高钙硅铝酸盐类矿物全组分综合利用的方法。

技术方案

一种含高钙硅铝酸盐类矿物全组分综合利用的方法，包括以下步骤：

步骤一、将高钙硅铝酸盐类矿物、NH₄F和NH₄HSO₄混合均匀后焙烧得到片状氧化铝和硫酸钙混合物，将焙烧过程产生的气体通入水中回收得到含硅溶液；

步骤二、将片状氧化铝和硫酸钙混合物继续焙烧，得到片状氧化铝和CaO，将继续焙烧过程中产生的SO₃气体通入水中回收得到硫酸；

步骤三、将继续焙烧后的片状氧化铝和CaO加入NaOH溶液中搅拌反应后过滤，得到片状氧化铝湿料和Ca(OH)₂溶液；

步骤四、将步骤一得到的含硅溶液加入氨水调节pH值，然后加入表面活性剂，加热搅拌反应后过滤，得到氟化铵溶液和SiO₂湿料，将氟化铵溶液蒸发结晶，得到氟化铵固体，将氟化铵固体回用至步骤一的NH₄F原料中；

步骤五、将步骤二得到的硫酸加入到步骤三得到的Ca(OH)₂溶液中，加热搅拌后，得到CaSO₄沉淀，过滤并蒸发结晶，得到石膏；

步骤六、将步骤三得到的片状氧化铝湿料和步骤四得到的SiO₂湿料烘干，得到片状氧化铝粉体和白炭黑。