一种以煤矸石酸浸渣-硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残渣为原料制备钠钙玻璃的方法
【专利说明】 一种以煤矸石酸浸渣-硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残
渣为原料制备钠钙玻璃的方法
技术领域
[0001]本发明涉及煤系固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是一种以煤矸石酸浸渣-硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残渣为原料制备钠钙玻璃的方法。
【背景技术】
[0002]煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。由于每年国内的煤矸石的排放量较大，而对煤矸石的资源化处理工艺的消耗量相对较少，故而，对于煤矸石的处理过程大多采用的是填埋和堆放的方式，这样不仅造成了环境的破坏，而且还使得大量的化工原料资源遭受浪费。
[0003]为此，有大量的研究者对煤矸石做进一步的研究和探索，将煤矸石作为原料来生产水玻璃等产品，如专利号为200810000988.6的《一种煤矸石制取水玻璃的方法》提供了先将煤矸石投入沸腾炉中烧结，再将所得70-130重量份的煤矸石粉与200-300重量份的盐酸在搪瓷釜中进行酸浸，所得产物液渣分离后制得氯化铝母液和固体渣，所得固体渣100重量份中加入40-60重量份的10-12%的液体烧碱和40-60重量份的水，搅拌下在80-105°(:反应0.5-1小时，所得产物用板框过滤机过滤除渣后制得。煤矸石粉的细度为60-80目，盐酸的浓度为25-36%，烧结温度为750±50°C。
[0004]再如专利号为201110209445.7的《一种利用煤矸石酸浸渣生产高模数水玻璃的方法》选用含A1203 ( 8%，Si02彡75%的煤矸石酸浸渣为原料，按酸渣中Si02的摩尔量配烧碱，加水调整反应液固比，在90?95°C温度和常压下，进行碱溶反应，反应结束，趁热过滤，得低模数水玻璃，在低模数水玻璃中再加入煤矸石酸浸渣，在相同操作条件下，进行提模反应，反应终了，趁热过滤，得高模数水玻璃。
[0005]由此可见，现有技术中对于煤矸石用于玻璃制备领域的综合利用已经较为普遍，但是，在上述的制备工艺过程中，均有大量的碱残渣的排放，进而使得在综合利用、资源化利用煤矸石的过程中产生了新的碱渣废弃物，而碱渣废弃物中由于其含有大量的碱，进而使得其难以被再度利用，并且，如果将其置于环境中堆放处理，将会导致影响土壤层的PH值，造成环境的严重污染。
[0006]基于此，本研究者结合钠钙玻璃的特性以及对上述产生的碱渣做进一步的研究和探索，进而将上述对煤矸石资源化利用产生的碱渣作为钠钙玻璃制备的原料，进而为扩大钠钙玻璃制备时的原料来源提供了可靠的保障，并且也使得煤矸石资源化利用得到更深程度的应用，为钠钙玻璃生产与制备技术领域提供了新思路。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供以煤矸石酸浸渣-硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残渣为原料制备钠钙玻璃的方法。
[0008]本发明的碱残渣是指将煤矸石经过酸浸溶解处理后烧制低模数水玻璃后产生的含碱的废渣。
[0009]为了实现上述的相关目的，本发明具体是通过以下技术方案得以实现的:
[0010]—种以煤矸石酸浸渣-硫酸钠烧制低模数水玻璃副产碱残渣为原料制备钠钙玻璃的方法，包括以下步骤:
[0011](I)将碱残渣经过闪蒸干燥后，将其入仓待用；
[0012](2)按照重量份配比称取步骤I)的碱残渣90-110份、称取硅砂85-100份、生石灰0-5份，将其混合均匀后，得混合物；再将混合物送入玻璃熔制炉中进行熔制、澄清、均化、冷却获得钠钙玻璃。
[0013]所述的碱残渣，其中含有二氧化硅48.8-49%、氧化钠29.22-31.88 %、氧化钙15.25-17.68%，并且三氧化二铝的含量为2.35-2.37%、氧化镁的含量为0.81-0.83%、三氧化二铁的含量为0.44-0.46%、氧化钾的含量为0.55-0.65%。
[0014]所述的娃砂，其氧化娃的含量为99.6%。
[0015]所述的生石灰，其氧化钙的含量为95%。
[0016]所述的混合物，其中含有二氧化硅71.90-73.03%、氧化钠15.11-15.79%、氧化钙8.84-9.34%，并且三氧化二铝的含量为1.15-1.28%、氧化镁的含量为0.40-0.44%、氧化钾的含量为0.29-0.32%、三氧化二铁的含量为0.22-0.24%。
[0017]上述在原料混合制备混合物的过程中，是将各原料直接混合在一起后，再将其在常温环境下，采用Ι-lOOOr/min的搅拌速度进行搅拌处理，使得各原料混合均匀后，再将其陈化处理至l_15h后，再将其按照熔制、澄清、均化、冷却的步骤制备成钠钙玻璃。
[0018]钠钙玻璃亦称钠玻璃或钠钙硅玻璃，是硅酸盐玻璃中最为常见的品种。主要以石英砂(S12)、石灰石(CaCO3)、纯碱(Na2CO3)、长石等为主要原料，经1550?1600°C高温熔融、澄清、均化、成型，经快速冷却而制得的无定形非结晶固体材料。其化学成分十分复杂，与烧制原料组成直接相关，主要原料配料组成中，S12含量在72wt%左右、Na2O含量在15%wt左右、CaO含量在9?丨％左右)，另外还有少量的Al203、Mg0、K20等。
[0019]与现有技术相比，本发明的技术效果体现在:
[0020]通过将碱残渣引入钠钙玻璃生产中，使得原料配方中的钠源全部来源于碱残渣中，进而使得钠钙玻璃制备过程中的成本较低，并且在碱残渣中的钙也以硅酸钙的形式存在，将其作为原料生产钠钙玻璃的同时，还是得石灰分解能和硅酸钙化合能均得到节省，进而降低了钠钙玻璃制备过程中的能耗；再结合碱残渣的主要物相为Na2S13.CaS13，是以二氧化硅、氧化钠、氧化钙的低共熔物，进而降低了玻璃熔制时的熔点，也促进了反应物之间的质量传递、物质均化，降低了硅酸钠与钙盐的化合能，降低了钠钙玻璃的生产能耗。
[0021]本发明还结合对各原料的配比进行调整，使得其中的硅成分、钠成分、钙成分的含量得到保障，并结合对各原料的主要成分含量进行限定以及对原料进行混合处理，结合后续制备钠钙玻璃时的工艺步骤以及相关的工艺参数的调整与控制，进而使得各原料之间发生相互作用，进而改善了制备的钠钙玻璃的品质。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的以煤矸石酸浸渣副产硫酸钠烧制低模数水玻璃产生的碱残渣为原料制备钠钙玻璃方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做