Azs固體廢料制備偏鋁酸鈉的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種AZS固體廢料制備偏鋁酸鈉的工藝，屬于耐火材料固體廢料循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]AZS固體廢料源于玻璃工業(yè)廢棄的玻璃窯爐，我國玻璃行業(yè)每年廢棄的玻璃窯爐產(chǎn)生的AZS固體廢料可達(dá)8-12萬噸/年。目前，國內(nèi)外對AZS固體廢料的回收利用，一般是將固體廢料磨成粉末后，用于做耐火制品的澆注料或者是低附加值的耐火材料，也可用于制備鋼鐵冶煉的滑板材料。由于AZS固體廢料中二氧化鋯含量較鋯寶石廢料和其它氧化鋯陶瓷耐火材料固體廢棄物低，加之AZS固體廢料中二氧化鋯、二氧化硅和三氧化二鋁分離比較困難，所以長期以來，對AZS固體廢料的利用既沒有受到以高含量氧化鋯固體廢料為原料制備鋯化學(xué)品的廠家關(guān)注，也沒有受到生產(chǎn)鋁化學(xué)品的廠家青睞，故迄今未見到有關(guān)化學(xué)法分離AZS固體廢料并制備相應(yīng)的硅、鋁和鋯制品的報道。
[0003]AZS固體廢料根據(jù)來源與品位的不同，其中的氧化物含量大致為:Zr0220-30%、Al20350-65%,Si0215-20%o考慮到其中的二氧化鋯價格比較高，且三氧化二鋁含量達(dá)到高鋁礬土二等乙級標(biāo)準(zhǔn)，如果采用化學(xué)法實現(xiàn)鋯、鋁、硅的分離，并制備出相應(yīng)的化學(xué)品，可為化工企業(yè)帶來比較可觀的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種AZS固體廢料制備偏鋁酸鈉的工藝，解決了目前AZS固體廢料回收利用技術(shù)中存在的分離困難、回收利用率低的問題。
[0005]本發(fā)明所述的AZS固體廢料制備偏鋁酸鈉的工藝，是將AZS固體廢料先進行堿熔焙燒得到燒結(jié)料，燒結(jié)料經(jīng)酸浸除硅后得到鋯鋁混合鹽溶液，再向鋯鋁混合鹽溶液中加堿液進行中和沉淀，得到氫氧化鋁和氫氧化鋯沉淀，將沉淀與堿液進行反應(yīng)，最后經(jīng)過濾、蒸發(fā)結(jié)晶后得到偏鋁酸鈉固體。
[0006]本發(fā)明主要包括以下步驟:
[0007](I)堿熔焙燒:
[0008]將AZS固體廢料、堿性物料與助熔劑混勻后進行焙燒得到燒結(jié)料，AZS固體廢料中的二氧化錯、三氧化二鋁和二氧化娃分別轉(zhuǎn)化為錯酸鹽、偏鋁酸鹽和偏娃酸鹽；
[0009](2)酸浸除硅:
[0010]向燒結(jié)料中加酸液后加熱、攪拌反應(yīng)，然后加入絮凝劑保溫、過濾除去硅膠，得到鋯鋁混合鹽溶液，硅膠用酸液進行洗滌，洗滌液用于下一步的酸浸工序，硅膠的主要成分為偏硅酸和正硅酸，可用于制備白炭黑；
[0011](3)中和沉淀:
[0012]將錯鋁混合鹽溶液用堿液進行中和，溶液中的鋁、錯分別以氫氧化鋁、氫氧化錯的沉淀形式析出，經(jīng)過濾后將沉淀進行洗滌；
[0013](4)制備偏鋁酸鈉:
[0014]將氫氧化鋁和氫氧化錯沉淀與NaOH溶液進行反應(yīng)，過濾得到偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鋯固體，在偏鋁酸鈉溶液中加入穩(wěn)定劑，得到偏鋁酸鈉液體產(chǎn)品，然后將偏鋁酸鈉液體產(chǎn)品蒸發(fā)結(jié)晶，得到偏鋁酸鈉固體。
[0015]其中，優(yōu)選的技術(shù)方案如下:
[0016]步驟(I)中堿性物料氫氧化鈉，為助熔劑為硼砂，AZS固體廢料、燒堿與助熔劑的重量比為1:0.85-1:0.5-1，堿熔焙燒溫度為650-850°C，堿熔焙燒時間為1_1.5h，反應(yīng)方程式如下:
[0017]Al203+2Na0H — 2NaA102+H20
[0018]Si02+2Na0H — Na2Si03+H20
[0019]Zr02+2Na0H — Na2Zr03+H20
[0020]步驟⑵中反應(yīng)溫度為90-100°C，反應(yīng)時間為l_2h，反應(yīng)終點的H+濃度為l_2mol/L ;絮凝劑為PEG-4000，絮凝劑用量占體系總重量的3.5-4%,保溫溫度為80-90°C，保溫時間為l_2h ;洗滌用酸液的濃度為1-1.5mol/L，以H2SO4為例，反應(yīng)方程式如下:
[0021 ] 2NaA102+4H2S04— Al 2 (SO4) 3+Na2S04+4H20
[0022]Na2Si03+H2S04— H2S13 I +Na 2S04
[0023]Na2Zr03+2H2S04— ZrOSO 4+Na2S04+2H20
[0024]步驟(3)中堿液濃度為18-20wt%，中和至pH = 6-8，以NaOH溶液為例，反應(yīng)方程式如下:
[0025]Al2 (SO4) 3+6NaOH — 2A1 (OH) 3 I +3Na 2S04
[0026]Zr0S04+2Na0H — ZrO (OH) 2 丨 +Na 2S04
[0027]步驟⑷中氫氧化鋁和氫氧化鈉的摩爾比為1: 1.3，反應(yīng)時間為l_2h，穩(wěn)定劑為三乙醇胺，穩(wěn)定劑用量占偏鋁酸鈉溶液重量的3-5%，反應(yīng)方程式如下:
[0028]Al (OH) 3+NaOH — Na [Al (OH) 4]
[0029]AZS固體廢料中ZrO2為單斜晶相，Al 203晶型為α型，因此，本發(fā)明借鑒了鋯英砂和鋯寶石廢料堿熔分解的方法，用氫氧化鈉在高溫下成功的分解了 AZS固體廢料，并成功的實現(xiàn)了鋯、鋁和硅的分離。
[0030]本發(fā)明的有益效果如下:
[0031](I)用堿熔法分解AZS固體廢料，并實現(xiàn)鋯、鋁和硅的分離，開辟了一條用化學(xué)法實現(xiàn)AZS固體廢料回收利用的新途徑；
[0032](2)由于AZS固體廢料中三氧化二鋁的含量高，同時含有二氧化硅和價格較貴的二氧化鋯，且分離時鐵、鈦等少量雜質(zhì)進入氫氧化鋯，因此，與以鋁礬土或者高嶺土為原料制備相應(yīng)鋁化合物相比，本發(fā)明具有成本低，產(chǎn)品純度高、工藝路線短的特點。
【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0034]實施例1
[0035]AZS 固體廢料，主要組成為:Α120363.6%、Si0215.3%, Zr0220.5%。AZS 固體廢料制備偏鋁酸鈉的工藝如下:
[0036](I)堿熔分解:
[0037]將AZS固體廢料、氫氧化鈉以及助熔劑硼砂，按重量比為1: 1:0.5混合均勻，在溫度為850 °C下焙燒80分鐘，得到燒結(jié)料；
[0038](2)酸浸除硅:
[0039]向燒結(jié)料中加入濃度為25wt%的硫酸，升溫至95°C，攪拌反應(yīng)I小時，反應(yīng)終點的H+濃度保持在lmol/L，然后加入占體系總重量3.5%。的PEG-4000，80°C下保溫I小時，過濾除去硅膠，得到鋯鋁混合鹽溶液，硅膠用濃度為1.0mol/L的硫酸洗滌；
[0040](3)中和沉淀:
[0041]用濃度為20wt%的NaOH溶液滴定中和鋯鋁混合鹽溶液至pH = 7，溶液中的鋁、鋯分別以Al (OH)3, ZrO(OH)J^沉淀形式析出，過濾進行固液分離，然后將沉淀進行洗滌，除去硫酸鈉以及其它水溶性雜質(zhì)；
[0042](4)制備偏鋁酸鈉:
[0043]按Al (OH) 3與NaOH的摩爾比為1: 1.3的比例加入濃度為32wt %的NaOH溶液，在常壓下回流反應(yīng)1.5h，生成偏鋁酸鈉溶液與ZrO (OH)2沉淀，過濾分離后向偏鋁酸