專利名稱：利用煤矸石制取水玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種利用煤矸石制取水玻璃的方法。
背景技術(shù)：
煤炭是人類賴以生存的主要能源之一，我國(guó)是世界第一產(chǎn)煤大國(guó)，同時(shí)也是煤炭消費(fèi)大國(guó)。煤炭的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中排放出大量的固體廢物，煤矸石和粉煤灰構(gòu)成了煤炭固體廢物的主體。煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過(guò)程中的掘進(jìn)矸石、 采掘過(guò)程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過(guò)程中挑出的洗矸石。其主要成分是A1203、SiO2,另外還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5> SO3和微量稀有元素。煤矸石的產(chǎn)量約占煤炭產(chǎn)量的10%。中國(guó)每年大約排放矸石3. 5億噸左右。煤矸石是各種工業(yè)廢渣中排放量最大，占地最多，污染環(huán)境較為嚴(yán)重的固體廢物。煤矸石一般露天堆放，經(jīng)日曬、雨淋、風(fēng)化、分解，產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶重金屬的離子水，下滲損害地下水質(zhì)，外流導(dǎo)致地表水的污染。此外，近1/3的煤矸石山由于硫鐵礦和含碳物質(zhì)的存在發(fā)生自燃，產(chǎn)生有害有毒的S02，C02, ΝΗ3等氣體和有害的煙霧，嚴(yán)重污染環(huán)境，使附加居民慢性氣管炎和氣喘病患者增多，周圍數(shù)目落葉，莊稼減產(chǎn)。煤矸石受雨水沖刷，常使附加河流河床淤積，河水受到污染。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)煤矸石的綜合利用研究主要集中在把煤矸石當(dāng)作燃料、煤矸石處理后作為建筑材料和利用煤矸石制得化工產(chǎn)品三大方面。其中在把煤矸石作建筑材料利用方面因其原材料成本低，取材廣泛而有很好的經(jīng)濟(jì)效益，故研究較成熟，技術(shù)手段也比較全面。在利用煤矸石制得化工原料方面主要是利用酸堿浸技術(shù)對(duì)煤矸石當(dāng)中的三氧化二鋁和二氧化硅進(jìn)行提取，處理后作為化工原料利用。國(guó)外對(duì)煤矸石的綜合利用研究比較重視，煤矸石利用率一般在20% 30%，高者可達(dá)60 % 80%。如美國(guó)礦業(yè)局從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，對(duì)所有的矸石山進(jìn)行采樣分析，并作出煤矸石綜合利用規(guī)劃。前蘇聯(lián)煤炭部科技委員會(huì)于1987年召開(kāi)了煤炭的分類、性質(zhì)和綜合利用的專題會(huì)議，并研究了煤矸石分類、性質(zhì)和綜合利用的有關(guān)技術(shù)、工藝和設(shè)備，除了用于發(fā)電、生產(chǎn)磚、多孔輕骨料等建材外，還用含碳較高的煤矸石生產(chǎn)有機(jī)礦物肥料。其他一些國(guó)家，如英國(guó)、法國(guó)、匈牙利等，也對(duì)煤矸石利用進(jìn)行了研究，并建立了煤矸石、沸騰爐渣、粉煤灰生產(chǎn)建材工廠。水玻璃的分子式是=Na2O · mSi02,分子量是122. 054，英文名為Sodium silicate, Water glass。水玻璃是一種可溶性娃酸鹽，由一種內(nèi)含不同比例的堿金屬和二氧化硅的系統(tǒng)組成。常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液，分子式為Na2O · mSi02。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K2O · mSi02。 鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數(shù)，代表Na2O和SiO2的摩爾比，是非常重要的參數(shù)。 m值越大,水玻璃的粘度越高,但水中的溶解能力下降。當(dāng)m大于3. O時(shí),只能溶于熱水中， 給使用帶來(lái)麻煩。m值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。我國(guó)生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2. 4 3. 3之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種利用煤矸石制取水玻璃的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的制備方法一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步驟(I)將煤矸石放入研缽中破碎，然后用200目的篩子進(jìn)行篩濾。(2)將經(jīng)過(guò)篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對(duì)煤矸石進(jìn)行焙燒活化，焙燒溫度750°C，焙燒時(shí)間lh。(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質(zhì)量濃度為20%的鹽酸溶液按固液比(g/mL) 1/6 混合，放入恒溫加熱磁力攪拌器中，在95°C下反應(yīng)時(shí)間為I. 5h，然后用抽濾機(jī)進(jìn)行渣液分離，把濾渣洗凈烘干。(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為I. 8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入溫度為70°C恒溫加熱磁力攪拌器中反應(yīng)2. 5h。反應(yīng)后用抽濾機(jī)進(jìn)行洛液分離，濾液即為液體水玻璃。本發(fā)明的有益之處在于，發(fā)明一種利用礦山廢棄物煤矸石制備水玻璃的工藝，不但原材料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，而且達(dá)到廢物資源化利用的目的。


圖I :酸浸反應(yīng)溫度對(duì)SiO2浸出率的影響；圖2 :酸浸反應(yīng)時(shí)間對(duì)SiO2浸出率的影響；圖3 :酸浸反應(yīng)固液比對(duì)SiO2浸出率的影響；圖4 :堿浸反應(yīng)固液比對(duì)SiO2浸出率的影響；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(I)煤矸石的破碎將煤矸石放入研缽中破碎，表I為煤矸石中的化學(xué)成分，然后用200目的篩子進(jìn)行篩濾，取粉末狀煤矸石灰備用。表I煤矸石的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)
權(quán)利要求
1.一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將煤矸石放入研缽中破碎，然后用200目的篩子進(jìn)行篩濾；(2)將經(jīng)過(guò)篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對(duì)煤矸石進(jìn)行焙燒活化，焙燒溫度750°C，焙燒時(shí)間Ih ；(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質(zhì)量濃度為20%的鹽酸溶液按固液比(g/mL)l/6混合，放入恒溫加熱磁力攪拌器中，在95°C下反應(yīng)時(shí)間為I. 5h，然后用抽濾機(jī)進(jìn)行渣液分離， 把濾渣洗凈烘干；(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為1.8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL) 1/10混合，放入溫度為70°C恒溫加熱磁力攪拌器中反應(yīng)2. 5h ;反應(yīng)后用抽濾機(jī)進(jìn)行洛液分離，濾液即為液體水玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用煤矸石制取水玻璃的方法，包括以下步驟(1)將煤矸石放入研缽中破碎，然后篩濾。(2)將經(jīng)過(guò)篩濾的粉末狀煤矸石灰放入坩堝中，在馬弗爐中對(duì)煤矸石進(jìn)行焙燒活化。(3)將焙燒后的粉末狀煤矸石和質(zhì)量濃度為20％的鹽酸溶液按固液比(g/mL)1/6混合，在95℃下反應(yīng)時(shí)間為1.5h，渣液分離，把濾渣洗凈烘干。(4)將洗凈烘干后的濾渣研碎成均勻粉末，和濃度為1.8mol/L的氫氧化鈉溶液按固液比(g/mL)1/10混合，放入溫度為70℃恒溫加熱磁力攪拌器中反應(yīng)2.5h，反應(yīng)后用抽濾機(jī)進(jìn)行渣液分離，濾液即為液體水玻璃。本發(fā)明的有益之處在于，發(fā)明一種利用礦山廢棄物煤矸石制備水玻璃的工藝，不但原材料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，而且達(dá)到廢物資源化利用的目的。
文檔編號(hào)C01B33/32GK102583417SQ201210081058
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者賈銳魚(yú), 趙曉光 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)