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工業(yè)固廢磨粉機(jī)（鴻程伍工 13687861989）

　　電爐黃磷渣、鋼鐵及有色金屬冶煉過程產(chǎn)生的爐渣、建材及電力行業(yè)產(chǎn)生的粉煤灰等是常見的大宗固體廢棄物，這些廢棄物中皆富含二氧化硅，且二氧化硅主要以硅酸鹽、晶態(tài)二氧化硅和非晶態(tài)二氧化硅等形式存在。根據(jù)固體廢棄物產(chǎn)生的渠道和生產(chǎn)方式不同，也會(huì)含有其他不同的礦物相組分，有時(shí)也會(huì)存在稀土元素、氧化鋁及其他高價(jià)值的有色金屬元素。通過工業(yè)固廢磨粉機(jī)粉磨后將固體廢物中的稀土金屬及氧化鋁等高值有價(jià)元素分離提取后，可以制備白炭黑、二氧化硅氣凝膠，也可以同時(shí)利用固體廢棄物中的二氧化硅和氧化鋁制備沸石。桂林鴻程是工業(yè)固廢磨粉機(jī)生產(chǎn)廠家，我們生產(chǎn)的立式磨粉機(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等設(shè)備為工業(yè)固廢的處理和再生利用提供了有力的助力，今天就為大家介紹一下工業(yè)固廢制備二氧化硅功能材料技術(shù)及特點(diǎn)。

       一、固廢制備白炭黑

白炭黑是一種白色無定形納米二氧化硅物質(zhì)，具有優(yōu)異的孔隙率、高分散性、熱穩(wěn)定性和良好的電絕緣性，常被用于制備催化劑、橡膠增強(qiáng)劑、觸變劑、熱絕緣體和復(fù)合材料，是橡膠、化工、電子、醫(yī)藥等行業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量的“工業(yè)味精”。

目前，利用固廢制備白炭黑主要采用沉淀法工藝，該工藝可細(xì)分為酸溶法和堿熔（溶）法。酸溶法利用固廢與鹽酸或硝酸混合，使固廢中的Fe2O3、Al2O3、稀土金屬或硅酸鹽等轉(zhuǎn)化為易溶解的氯化物及SiO2沉淀，從而將固廢中的稀土等有價(jià)金屬元素或鐵、鋁等雜質(zhì)元素轉(zhuǎn)移至液相，富集二氧化硅的濾餅經(jīng)酸洗除去鐵、炭等雜質(zhì)，然后通過干燥及煅燒得到白炭黑產(chǎn)品。

堿熔（溶）法利用固廢與堿在熔融或者水溶液中發(fā)生反應(yīng)制得水玻璃，然后通入CO2或者與鹽酸或硫酸溶液反應(yīng)，使二氧化硅以絮狀形式沉淀出來，經(jīng)過濾、清洗、干燥后得到白炭黑產(chǎn)品。

粉煤灰中除含有二氧化硅外，還含有價(jià)值較高的三氧化二鋁，利用其制備白炭黑前往往先提取其中的Al2O3，或者高效利用Al2O3前也需首先將其中的SiO2除去。一般采用石灰石燒結(jié)法或者堿石灰燒結(jié)法工藝，將粉煤灰與助熔劑（碳酸鈉或碳酸鈣）混合后進(jìn)行高溫（1100～1400℃）焙燒，將石英和莫來石中的晶態(tài)二氧化硅以及非晶態(tài)的二氧化硅轉(zhuǎn)化為不溶于浸出劑的2CaO·SiO2，而莫來石中的氧化鋁轉(zhuǎn)化為易溶于浸出劑（碳酸鈉）的12CaO·7Al2O3；焙燒產(chǎn)物浸出后氧化鋁等成分進(jìn)入液相，進(jìn)一步回收Al2O3，而二氧化硅則富集于渣相，經(jīng)酸浸除雜、洗滌凈化后制備白炭黑。也可將粉煤灰與碳酸鈉按一定比例混合，在中等溫度下煅燒一段時(shí)間，然后利用酸溶解硅鋁混合的焙燒產(chǎn)物，最后用酸使二氧化硅逐漸沉淀進(jìn)行回收。

綜上，酸溶法主要針對含有酸溶性金屬氧化物的雜質(zhì)或者價(jià)值較高的稀土氧化物中富含二氧化硅的固廢制備白炭黑，酸溶的目的有兩個(gè)方面：（1）分離提取高價(jià)值元素及除雜，（2）二氧化硅提純與富集。堿熔（溶）法主要應(yīng)用于富含三氧化二鋁的固廢，制備白炭黑前首先提取價(jià)值高的三氧化二鋁。利用堿熔（溶）法從粉煤灰中提取三氧化二鋁及制備白炭黑的工藝已產(chǎn)業(yè)化，并取得良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

       二、固廢制備二氧化硅氣凝膠

二氧化硅氣凝膠由于具有較大的比表面積、大孔容、低體積密度和低導(dǎo)熱系數(shù)等特點(diǎn)，可以應(yīng)用在催化劑、透明隔熱材料、薄膜、射電發(fā)光器件、藥物釋放系統(tǒng)等領(lǐng)域。一般采用溶膠-凝膠法工藝，經(jīng)合成、老化和干燥三個(gè)步驟將固廢中的二氧化硅制備成氣凝膠材料。

利用固廢制備二氧化硅氣凝膠時(shí)，首先將固廢與堿發(fā)生反應(yīng)制得不同模數(shù)的水玻璃，然后向水玻璃中加酸溶液使其直接凝膠化，或是水玻璃經(jīng)過陽離子交換樹脂后制得硅酸凝膠。老化階段即處理形成的凝膠孔隙的水分，這個(gè)過程在室溫下持續(xù)幾個(gè)小時(shí)或幾天，或在50～60℃下進(jìn)行，這樣可以顯著縮短這一階段的時(shí)間。

凝膠的老化過程通常使用甲醇、乙醇等分子類醇來進(jìn)行，當(dāng)使用更高的醇類同系物（如正丙醇、正丁醇、異丁醇或正戊醇）時(shí)，合成的氣凝膠擁有更好的參數(shù)。干燥階段常采用超臨界干燥或者常壓干燥工藝，超臨界干燥過程可以避免毛細(xì)應(yīng)力和隨之而來的干燥收縮，從而制得保持濕凝膠原有形狀和結(jié)構(gòu)的氣凝膠。但由于高溫高壓的苛刻條件和有機(jī)溶劑的易燃性，超臨界干燥具有很大的危險(xiǎn)性，實(shí)踐中采用常壓干燥的方法，常壓干燥設(shè)備簡單、便宜，具有更廣闊的前景。

       三、固廢制備沸石

沸石由于其多孔結(jié)構(gòu)，可以容納多種陽離子，具有吸附、離子交換和催化等一種或多種性質(zhì)，被廣泛用于以下方面：

（1）分離提純過程中的工業(yè)吸附劑；

（2）制備先進(jìn)材料的催化劑；

（3）膜材料和膜加工的添加劑；

（4）離子交換材料；

（5）化學(xué)傳感器等。

沸石一般是由氧化鋁源、硅源形成的鋁硅酸鹽凝膠經(jīng)水熱處理合成的，但由于氧化鋁源、氧化硅源合成沸石的成本較高，從固廢中尋找合成沸石的廉價(jià)材料成為研究熱點(diǎn)。常用的工業(yè)固廢種類較多，譬如粉煤灰、鋰渣、廢金屬渣和沖天爐爐渣等。

利用固廢合成沸石的方法主要有兩種：一種方法是傳統(tǒng)的合成方法，即固廢堿熔后水熱合成；另一種方法是微波或超聲波輔助合成新工藝。傳統(tǒng)合成方法就是對能提供二氧化硅和氧化鋁的固廢進(jìn)行堿熔處理，再進(jìn)行水熱合成。堿熔處理是指使用碳酸鈉或者氫氧化鈉作為活化劑，使固廢中的氧化鋁和氧化硅分解、轉(zhuǎn)化為可溶性的硅酸鈉和鋁酸鈉，然后在水熱合成條件下制備沸石。

水熱合成過程可以分為三步：固廢中Si4+和Al3+在堿溶液中的溶解；溶解的硅酸鹽離子和鋁酸鹽離子在堿溶液中反應(yīng)形成鋁硅酸鹽凝膠；鋁硅酸鹽凝膠結(jié)晶形成沸石晶體。利用微波和超聲輻射催化強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)的特性，在固廢制備沸石工藝過程中引入微波或超聲波輔助合成技術(shù)，即利用微波或超聲波輻射催化堿熔工藝時(shí)，可以顯著降低沸石合成的時(shí)間與能耗，并提高了沸石的結(jié)晶度。