一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法
阅读说明：本技术 一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法 (Method for purifying diatomite raw material applied to blast furnace body refractory material ) 是由 周晓雷 王云鹏 张闯 白晶 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法,属于高炉本体耐火材料技术领域。将硅藻土原土下焙烧得到焙烧硅藻土；将得到的焙烧硅藻土置于氢氧化钠溶液中反应,然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅰ；将得到的硅藻土Ⅰ置于高浓度硫酸溶液反应,然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅱ；将得到的硅藻土Ⅱ置于六偏磷酸钠溶液中超声震荡,然后加入蒸馏水调节溶液质量浓度为10%,静止5分钟,得到混合液,混合液分层后取底层泥浆,进行过滤、洗涤、干燥后得到应用于高炉本体耐火材料的硅藻精土。本发明的硅藻土提纯的方法,有效的将低品位硅藻土提纯为高纯度的硅藻土。(The invention relates to a method for purifying a diatomite raw material applied to a blast furnace body refractory material, and belongs to the technical field of blast furnace body refractory materials. Roasting the diatomite under original soil to obtain roasted diatomite; placing the obtained calcined diatomite in a sodium hydroxide solution for reaction, then carrying out suction filtration, washing until the PH value is neutral, and drying to obtain diatomite I; placing the obtained diatomite I in a high-concentration sulfuric acid solution for reaction, then carrying out suction filtration, washing until the PH value is neutral, and drying to obtain diatomite II; placing the obtained diatomite II in a sodium hexametaphosphate solution for ultrasonic oscillation, adding distilled water to adjust the mass concentration of the solution to 10%, standing for 5 minutes to obtain a mixed solution, taking bottom slurry after the mixed solution is layered, and filtering, washing and drying to obtain the refined diatomite applied to the blast furnace body refractory material. The method for purifying the kieselguhr effectively purifies the low-grade kieselguhr into the high-purity kieselguhr.)
技术领域
本发明涉及一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法，属于高炉本体耐火材料技术领域。
背景技术
随着高炉冶炼的技术的不断提高，对耐火材料的要求也更高，研究高炉耐火材料是否易破损的要求越来越高，高炉耐火材料也应该满足高炉冶炼的要求。高炉冶炼过程包含复杂的物理化学变化，炼铁原料从高炉炉顶加入后，经过预热、铁氧化物的还原和熔化、铁和渣下滴流动及分离、焦炭燃烧及产生反应等过程而获得生铁。冶炼过程是在高温下连续进行的。高炉炉体从上到下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸及炉底等部位。各部位砌体分别承受：炉料下降的磨损和撞击等机械作用、上升煤气含有粉尘的冲刷和磨损作用、碱金属氧化物蒸汽的侵蚀作用、燃烧煤气分解时的炭素沉积作用、熔融金属和炉渣的化学侵蚀和渗人作用。其损坏机制因部位不同而异，选用的耐火材料材质亦应有相应的变化。实现高炉长寿化、大型化是炼铁工业的重要目标，随着我国钢铁冶金行业节能降耗和节能减排工作不断深化和强力推进，开发高炉用长寿化耐火材料已取得长足进步。现阶段应用于高炉本体的耐火材料：
（1）炉身：炉身上部和中部温度较低，普遍采用低气孔率黏土砖，高密度高铝砖，磷酸浸渍黏土砖，硅线石砖及抗剥落高铝砖等。炉身下部温度较高，有大量低熔物形成，以及灼热炉料下降磨擦碱蒸汽侵蚀等作用，过去采用优质黏土砖、高铝砖、刚玉砖等。现在大型高炉都选用氮化硅结合碳化硅砖、自结合碳化硅砖及Sialon结合碳化硅砖。
（2）炉腰：炉料在此部位已部分还原造渣，渣侵蚀比较严重，而且温度也比较高以前用黏土砖、高铝砖，现在中、小型高炉大多数用铝炭砖，甚至微孔铝炭砖。大型高炉多选用氮化硅结合碳化硅砖。
（3）炉腹：这部位温度更高，受热辐射，熔渣侵蚀，还有碱金属侵入、碳的沉积而引起化学作用。炉腹是高炉寿命最短的部位之一。以前多用高铝砖和刚玉砖，现在大中高炉采用烧成铝炭砖及烧成微孔铝炭砖，大型高炉多用氮化硅结合碳化硅砖或Sialon结合碳化硅砖。
可知，碳化硅是广泛应用于高炉本体的耐火材料，而硅藻土中含有大量的二氧化硅，是制备碳化硅的重要原料之一。我国天然硅藻土中SiO2的品位较低，低品位的硅藻土常常与大量矿物杂质混合在一起，很难直接应用于制备耐火材料，需要经过实验将杂质分离提纯，故需要将其进行提纯处理，然后在应用于制备碳化硅砖。
硅藻土提纯的方法一般为单一提纯法和组合提纯法。单一提纯法包括擦洗法、酸浸法、焙烧法、磁选法、热沉降法、热浮选法等。组合提纯法包括擦洗-酸浸法，水洗-焙烧，焙烧-酸浸，焙烧-碱浸，热浮选-磁选-酸煮法，擦洗-微波-酸浸等。但是现有中的单一提纯法和组合提纯法都存在无法将低品位硅藻土提纯为高纯度的硅藻土的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法。经本方法将硅藻土原料进行提纯，能将低品位硅藻土提纯为高纯度的硅藻土，而且本高纯度的硅藻土中SiO2的含量明显比现有的提纯法得到的硅藻土提高了5-8%。本发明通过以下技术方案实现。
一种应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法，其具体步骤包括：
（1）将200-300目硅藻土原土在温度为300-800℃下焙烧4-5h，得到焙烧硅藻土；
（2）将步骤（1）得到的焙烧硅藻土置于氢氧化钠溶液中得到硅藻土悬浊液Ⅰ，硅藻土悬浊液Ⅰ在温度为40-75℃下反应30-75min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅰ；
（3）将步骤（2）得到的硅藻土Ⅰ置于高浓度硫酸溶液中得到硅藻土悬浊液Ⅱ，硅藻土悬浊液Ⅱ在温度为30-60℃下反应45-90min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅱ；
（4）将步骤（3）得到的硅藻土Ⅱ置于六偏磷酸钠溶液中充分混合后放置24h得到硅藻土悬浊液Ⅲ，硅藻土悬浊液Ⅲ经超声震荡5-20min，然后加入蒸馏水调节溶液质量浓度为10%，静止5分钟，得到混合液，混合液分层后取底层泥浆，进行过滤、洗涤、干燥后得到应用于高炉本体耐火材料的硅藻精土。
所述步骤（2）氢氧化钠溶液质量百分比浓度为1-7%，焙烧硅藻土与氢氧化钠溶液液固比为3-6：1mL/g。
所述步骤（3）高浓度硫酸溶液质量百分比浓度为30-60%，硅藻土Ⅰ与高浓度硫酸溶液液固比为4-7：1mL/g。
所述步骤（4）六偏磷酸钠溶液质量百分比浓度为0.1-0.7%，硅藻土Ⅱ与六偏磷酸钠溶液液固比为3-6：1mL/g。
所述步骤（4）超声震荡超声时间为5-20min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的硅藻土提纯的方法，有效的将低品位硅藻土提纯为高纯度的硅藻土，而且本高纯度的硅藻土中SiO2的含量明显比现有的提纯法得到的硅藻土提高了3-8%,实验条件温和，操作简单。
（2）本发明通过提纯的到高精度硅藻土，克服了天然硅藻土不适合大规模工业使用，为制备碳化硅砖提供高纯度原料。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法，其具体步骤包括：
（1）将200-300目硅藻土原土（SiO2的含量为58.96%，Fe2O3的含量为8.64%；Al2O3的含量为13.33%；MgO的含量为1.58%）在温度为300℃下焙烧5h，得到焙烧硅藻土；
（2）将步骤（1）得到的焙烧硅藻土置于氢氧化钠溶液（氢氧化钠溶液质量百分比浓度为1%，焙烧硅藻土与氢氧化钠溶液液固比为3：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅰ，硅藻土悬浊液Ⅰ在温度为75℃下反应30min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅰ；
（3）将步骤（2）得到的硅藻土Ⅰ置于高浓度硫酸溶液（高浓度硫酸溶液质量百分比浓度为30%，硅藻土Ⅰ与高浓度硫酸溶液液固比为6：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅱ，硅藻土悬浊液Ⅱ在温度为30℃下反应45min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅱ；
（4）将步骤（3）得到的硅藻土Ⅱ置于六偏磷酸钠溶液（六偏磷酸钠溶液质量百分比浓度为0.1%，硅藻土Ⅱ与六偏磷酸钠溶液液固比为3：1mL/g）中充分混合后放置24h得到硅藻土悬浊液Ⅲ，硅藻土悬浊液Ⅲ经超声震荡（超声震荡超声时间为10min），然后加入蒸馏水调节溶液质量浓度为10%，静止5分钟，得到混合液，混合液分层后取底层泥浆，进行过滤、洗涤、干燥后得到应用于高炉本体耐火材料的硅藻精土。
上述硅藻精土中SiO2的含量95.23%，与现有的提纯法得到的SiO2含量87.66%硅藻土，提高了7.57%,。
实施例2
如图1所示，该应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法，其具体步骤包括：
（1）将200-300目硅藻土原土（SiO2的含量为58.96%，Fe2O3的含量为8.64%；Al2O3的含量为13.33%；MgO的含量为1.58%）在温度为800℃下焙烧4h，得到焙烧硅藻土；
（2）将步骤（1）得到的焙烧硅藻土置于氢氧化钠溶液（氢氧化钠溶液质量百分比浓度为7%，焙烧硅藻土与氢氧化钠溶液液固比为6：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅰ，硅藻土悬浊液Ⅰ在温度为40℃下反应75min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅰ；
（3）将步骤（2）得到的硅藻土Ⅰ置于高浓度硫酸溶液（高浓度硫酸溶液质量百分比浓度为60%，硅藻土Ⅰ与高浓度硫酸溶液液固比为4：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅱ，硅藻土悬浊液Ⅱ在温度为60℃下反应90min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅱ；
（4）将步骤（3）得到的硅藻土Ⅱ置于六偏磷酸钠溶液（六偏磷酸钠溶液质量百分比浓度为0.7%，硅藻土Ⅱ与六偏磷酸钠溶液液固比为6：1mL/g）中充分混合后放置24h得到硅藻土悬浊液Ⅲ，硅藻土悬浊液Ⅲ经超声震荡（超声震荡超声时间为5min），然后加入蒸馏水调节溶液质量浓度为10%，静止5分钟，得到混合液，混合液分层后取底层泥浆，进行过滤、洗涤、干燥后得到应用于高炉本体耐火材料的硅藻精土。
上述硅藻精土中SiO2的含量91.28%，与现有的提纯法得到的SiO2含量87.66%硅藻土，提高了3.62%,。
实施例3
如图1所示，该应用于高炉本体耐火材料的硅藻土原料提纯方法，其具体步骤包括：
（1）将200-300目硅藻土原土（S SiO2的含量为58.96%，Fe2O3的含量为8.64%；Al2O3的含量为13.33%；MgO的含量为1.58%）在温度为600℃下焙烧4.5h，得到焙烧硅藻土；
（2）将步骤（1）得到的焙烧硅藻土置于氢氧化钠溶液（氢氧化钠溶液质量百分比浓度为6%，焙烧硅藻土与氢氧化钠溶液液固比为4：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅰ，硅藻土悬浊液Ⅰ在温度为55℃下反应50min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅰ；
（3）将步骤（2）得到的硅藻土Ⅰ置于高浓度硫酸溶液（高浓度硫酸溶液质量百分比浓度为50%，硅藻土Ⅰ与高浓度硫酸溶液液固比为7：1mL/g）中得到硅藻土悬浊液Ⅱ，硅藻土悬浊液Ⅱ在温度为50℃下反应80min，然后抽滤、洗涤至PH为中性、干燥得到硅藻土Ⅱ；
（4）将步骤（3）得到的硅藻土Ⅱ置于六偏磷酸钠溶液（六偏磷酸钠溶液质量百分比浓度为0.5%，硅藻土Ⅱ与六偏磷酸钠溶液液固比为5：1mL/g）中充分混合后放置24h得到硅藻土悬浊液Ⅲ，硅藻土悬浊液Ⅲ经超声震荡（超声震荡超声时间为20min），然后加入蒸馏水调节溶液质量浓度为10%，静止5分钟，得到混合液，混合液分层后取底层泥浆，进行过滤、洗涤、干燥后得到应用于高炉本体耐火材料的硅藻精土。
上述硅藻精土中SiO2的含量92.45%，与现有的提纯法得到的SiO2含量87.66%硅藻土，提高了4.79%,。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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