[发明专利]一种利用煤矸石高效制备水玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤矸石高效制备水玻璃的方法，属于化合物制备技术领域。该水玻璃通过煤矸石的活化、酸浸、硅的分离提纯以及与碱液混合加热制备得到，在加热条件下将煤矸石与碳酸钾或者氢氧化钾混合实现活化，经活化的煤矸石在较低浓度的盐酸中硅可大部分溶出，硅的分离提纯过程中选用氟化钾与煤矸石酸浸液反应，实现了氟化钾的循环利用，降低成本，本发明利用煤矸石不仅制备出了模数高的水玻璃，而且实现了煤矸石的合理利用，更符合实际生产需要。

技术领域

本发明涉及一种利用煤矸石高效制备水玻璃的方法，属于化合物制备技术领域。

背景技术

煤矸石是煤矿开采洗选加工过程中产生的废石，目前，现有煤矸石堆存量达五十亿吨，而且在不断增加。煤矸石长时间堆积不仅需要占用大量的土地，造成土地资源的浪费，而且煤矸石经长期风化、淋溶会对土壤和水资源造成污染，另外其含有一定的可燃物，易发生自然，排放的有害气体及扬尘还会对大气造成污染。可见，煤矸石的堆积不仅会造成环境污染，破坏生态平衡，甚至会影响矿区居民的身体健康，因此实现煤矸石的减量化和资源利用十分必要。

水玻璃被广泛应用于洗涤剂、助沉剂、耐火材料、土壤固化剂等各个方面，市场需求量大，所以如果利用煤矸石制备出水玻璃不仅能够解决煤矸石资源浪费的问题，还能实现资源合理化利用。目前，煤矸石大多被用来制砖、发电、修路、制备保温材料、吸附材料等，其中也有将煤矸石先制备成水玻璃再进行应用的过程，现有将煤矸石制备成水玻璃的方法很多，例如，邱家俊等人将煤矸石经煅烧活化、酸溶提铝后与烧碱反应制得水玻璃，工艺简单，快捷，但在酸浸提铝后，酸浸渣仍然含有较多的氧化铝，在第二步碱熔时，氧化铝会和氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，偏铝酸钠易溶于水，从而制得的水玻璃含有较多的杂质；朱明燕等人利用煤矸石氟盐烧结法反应使铝硅分离，样品煤矸石中SiO₂的回收率达到75.25％，但氟硅酸盐在高温下易分解，生成四氟化硅有毒气体，且氟化盐回收率不高，对环境造成二次污染；赵瑞彤等人采用煤矸石提铝废渣与碳酸钠碱融，在200℃高压下通过碳分法制的白炭黑，工艺过程需要在高温高压下进行反应，对设备提出了较高的要求，且过程用到有机溶剂，废液可能对环境造成二次污染等。可见现有用煤矸石制备水玻璃存在制备得到的水玻璃杂质含量高、性质不稳定，且制备过程中所用化学原料回收率低等问题，因此，提出一种利用煤矸石生产高纯度的水玻璃的方法，同时节省制备过程中原料的用量，对减少环境污染、实现资源合理化利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用煤矸石高效制备水玻璃的方法。此工艺能节省能耗、降低生产废弃物对环境和水体造成的污染,在很大程度上降低生产成本,实现节能降耗、减排等基本要求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种利用煤矸石高效制备水玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)活化煤矸石的制备：将煤矸石研磨后与碳酸钾或氢氧化钾混合，混合均匀后研磨，活化，得到活化煤矸石；反应方程式如下：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O-AL₂O₃·2SiO₂+2H₂O

AL₂O₃·2SiO₂-AL₂O₃+2SiO₂

AL₂O₃+2SiO₂+K₂CO₃-2KAlSiO₄+CO₂

(2)酸浸：将步骤(1)制备得到的活化煤矸石与盐酸混合，在室温下搅拌反应，稀释并搅拌，固液分离得到煤矸石酸浸液；