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工業(yè)固廢磨粉機（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，也會含有其他不同的礦物相組分，有時也會存在稀土元素、氧化鋁及其他高價值的有色金屬元素。通過工業(yè)固廢磨粉機粉磨后將固體廢物中的稀土金屬及氧化鋁等高值有價元素分離提取后，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)固廢磨粉機生產(chǎn)廠家，我們生產(chǎn)的立式磨粉機、雷蒙磨粉機等設(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。

       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入液相，進一步回收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，酸溶的目的有兩個方面：（1）分離提取高價值元素及除雜，（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)濟效益和社會效益。

       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，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，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，這個過程在室溫下持續(xù)幾個小時或幾天，或在50～60℃下進行，這樣可以顯著縮短這一階段的時間。

凝膠的老化過程通常使用甲醇、乙醇等分子類醇來進行，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，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溶劑的易燃性，超臨界干燥具有很大的危險性，實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材料成為研究熱點。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行堿熔處理，再進行水熱合成。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，可以顯著降低沸石合成的時間與能耗，并提高了沸石的結(jié)晶度。