[發明專利]一種水玻璃的制備方法

在審

• 申請號: 201610267624.9
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105692638A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王嘉興
• 申請（專利權）人: 王嘉興
• 主分類號: C01B33/32
• 分類號: C01B33/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于化合物制備領域，尤其涉及一種水玻璃的制備方法。

背景技術

煤矸石是煤炭開發和洗選加工過程中產生的固體廢物，是目前排放量最大的工業固體廢物之一。我國是一個煤炭生產和消耗的大國，每年排放煤矸石上億噸，約占當年煤炭產量的10%左右。全國現有的煤矸石山1500多座，累計堆存35億噸以上，占地面積超過三萬公頃，煤矸石的堆積量還將以每年不低于1.5億噸的速度不斷增加。煤矸石一般都露天堆放，常年風吹日曬，雨水沖刷，風化分解，從而產生大量的粉塵、酸性水、攜帶有重金屬的離子水，污染大氣，地面水源或下滲影響地下水質。全國有近三分之一的煤矸石山由于其硫鐵礦物和碳的存在而發生自然，且至今尚無有效辦法控制。由于煤矸石的長期堆放和自燃，不僅侵占了大量的土地，還嚴重污染了環境。而煤矸石的熱能一般為4186-12560千焦/公斤，又是一種值得回收利用的資源。因此，如何治理和綜合利用煤矸石正越來越引起人們的關注。

煤矸石是含碳巖石和其他巖石的混合物。根據煤層的地質年代、地區、成礦地質環境、開采條件的不同，煤矸石的巖石類型也不相同。如果以礦物組成為基礎，結合巖石的結構、構造等特點，煤矸石一般分為粘土巖矸石、砂巖矸石、鈣質巖矸石、鋁質巖矸石等。煤矸石是由含碳有機物和巖石等無機物組成的混合物，其中碳及有機揮發組分的質量分數約為20%，無機組分約為80%。其化學成分及含量分數主要有二氧化硅30-65%、三氧化二鋁15-40%、三氧化二鐵2-10%、氧化鈣1-7%、氧化鎂1-4%、氧化鉀及氧化鈉1-3%。

水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門。在化工系統被用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產品，是硅化合物的基本原料，在經濟發達國家，以硅酸鈉為原料的深加工系列產品已發展到50余種。

煤矸石對環境的污染較大，但其含有豐富的可回收利用的化合物，如果利用不當會造成資源的浪費，而且現有技術中制備水玻璃產品的方法有限，而且生成成本較高。

發明內容

本發明實施例提供了一種水玻璃的制備方法，旨在解決現有技術中的煤矸石的污染及浪費，生產水玻璃的成本較高的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種水玻璃的制備方法，所述方法包括如下步驟：

將煤矸石破碎成細小顆粒，與鹽酸溶液以1:2.15的質量比反應于耐腐蝕容器中；

過濾由所述煤矸石與鹽酸溶液生成的氯化鋁、氯化鐵及少量的氯化物混合溶液，得到濾餅；

將所述濾餅用稀鹽酸再次酸化，并過濾得到氯化物溶液及純凈的濾餅；

將所述純凈的濾餅與燒堿以1:1.33的質量比反應，經低壓加熱、溶解冷卻得到水玻璃。

本發明實施例通過利用煤矸石酸化制備水玻璃及二氧化硅的方法，有效地治理了煤礦的煤矸石，消除了污染并獲得了社會效益，而且降低了制備水玻璃的生產成本，提高了經濟效益。

附圖說明

圖1表示本發明實施例提供的水玻璃的制備方法的實現流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例利用鹽酸溶液對煤矸石酸化，并對濾餅再次酸化，制備二氧化硅，用濾餅燒堿反應，經低壓加熱、溶解冷卻制備水玻璃。

圖1示出了本發明實施例提供的水玻璃的制備方法的實現流程，詳述如下：

在步驟S101中，將煤矸石破碎成細小顆粒，與鹽酸溶液以1:2.15的質量比反應于耐腐蝕容器中；

在本發明的實施例中，煤矸石的主要成分為三氧化二鋁及二氧化硅，將煤矸石破碎成50-80目的細小顆粒狀物體，與鹽酸溶液的反應時間為1至2個小時。

其中，三氧化二鋁與鹽酸的化學反應方程式為：

Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O.

在步驟S102中，過濾由煤矸石與鹽酸溶液生成的氯化鋁、氯化鐵及少量的氯化物混合溶液，得到濾餅；

在本發明的實施例中，濾餅主要成分為二氧化硅，可用于含有硅的產品研發。

在步驟S103中，將濾餅用稀鹽酸再次酸化，并過濾得到氯化物溶液及純凈的濾餅；