專利名稱：一種硅渣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種硅渣的處理方法，涉及一種聯(lián)合法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的燒結(jié)法硅渣處理 方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁生產(chǎn)方法大致可分為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法。目 前用于工業(yè)生產(chǎn)的全屬于堿法，堿法生產(chǎn)氧化鋁又分為拜爾法、燒結(jié)法和拜爾-燒結(jié)聯(lián)合法等多種流程。
我國(guó)鋁土礦主要屬一水硬鋁石型，中等品位為主，其中鋁硅比(A/S)為4 8 的礦石占總量的80%左右。因此，燒結(jié)法在我國(guó)的氧化鋁生產(chǎn)中占有較大的比重。 燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程包括生料配制、熟料燒成、熟料溶出、粗 液脫硅、碳酸化分解等。由于燒結(jié)法粗液中含有5-6g/1的Si02，必須通過(guò)單 獨(dú)的粗液脫硅工序才能把這部分雜質(zhì)除去。
燒結(jié)法粗液脫硅過(guò)程中所產(chǎn)生的硅渣中含有較多的氧化鈉和氧化鋁等有用 成分，傳統(tǒng)燒結(jié)法采用硅渣回頭配料的方法，以回收硅渣的氧化鋁及氧化鈉。 但是大量硅渣再次返回配料系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)熟料燒結(jié)、溶出、脫硅等工序，形成內(nèi) 部無(wú)效循環(huán)，降低了燒結(jié)法部分有效產(chǎn)能，使各項(xiàng)消耗升高，生產(chǎn)成本增加。
將粗液脫硅過(guò)程中產(chǎn)生的硅渣采用物理化學(xué)的方法單獨(dú)處理、回收其中的 有用成分氧化鋁和堿，避免大量硅渣的回頭配料形成內(nèi)部無(wú)效循環(huán)，是人們一 直在研究的課題。從上世紀(jì)五十年代以來(lái)，前蘇聯(lián)、匈牙利和我國(guó)一直研究鈉硅渣的濕法鋁 硅分離新技術(shù)，以形成高壓水化學(xué)法或拜耳一水化法生產(chǎn)氧化鋁新工藝。主要 成果有1)前蘇聯(lián)波諾馬列夫-薩任等通過(guò)對(duì)Na20_Al203-Si02-CaO-H20系平衡 固相的研究提出了高壓水化學(xué)法，其原理是使硅在較高的溫度下(260 350°C) 生成不含(或少含)鋁或堿的渣相，如硅酸鈉鈣、水合硅酸鈣、鐵水化石榴石 等，而氧化鋁則以鋁酸鈉的形式進(jìn)入溶液。該方法堿回收率大于80%，氧化鋁 回收率為40 70%。但溶液中堿濃度較高、苛性比高(a k10 30)，需高溫高壓， 對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求太苛刻；2)捷克、匈牙利學(xué)者提出的水熱法，只是在較前者 稍寬松的條件下(cik4.0左右)回收赤泥中的堿，而氧化鋁回收率低，處理后 的赤泥鋁硅比仍大于l，經(jīng)濟(jì)上不合理。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求 低、氧化鋁回收率高，經(jīng)濟(jì)合理的從硅渣中回收氧化鋁和堿的方法。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種硅渣的處理方法，其特征在于是將鋁酸鈉溶液脫硅后的硅渣與碳分母 液混合后，經(jīng)烘干、燒成、冷卻后，硅渣熟料送至溶出槽，與堿液在溶出槽內(nèi) 經(jīng)過(guò)攪拌溶出后，送固液分離系統(tǒng)。本發(fā)明的一種硅渣的處理方法，其特征在于硅渣與碳分母液混合后是在900 'C-130(TC溫度下的沸騰燒結(jié)爐中燒結(jié)的。本發(fā)明的一種硅渣的處理方法，其特征在于硅渣與碳分母液混合使硅渣生 料配比為[N]/[R] =0.9-1.0; [C]/[S]二1.3-1.7。本發(fā)明的方法，硅渣漿料在沸騰燒結(jié)爐中900-130(TC溫度下燒結(jié)，使硅 渣漿液中各成分互相反應(yīng)，粘結(jié)形成的粉狀物料為具有一定容積密度和空隙率 的粒狀物料-熟料。將熟料與堿液在溶出槽內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌溶出，使熟料中的氧化鋁 和氧化鈉最大限度地溶解于溶液中制取鋁酸鈉溶液，硅渣熟料氧化鋁凈溶出率 不小于89%，氧化鈉凈溶出率不小于95%。溶出漿液送固液分離系統(tǒng)分離，使溶 出漿液中溶液中的有用成分氧化鋁、氧化鈉和固體中的有害雜質(zhì)2Ca0. Si02盡快 分離。硅渣與部分碳分母液混合的目的在于減少硅渣附液中氧化鋁含量，增加硅 渣漿液中氧化鈉含量，以使硅渣漿液在燒成過(guò)程中，氧化鋁以鋁酸鈉、二氧化 硅以二鈣硅酸形式結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)硅、鋁分離。硅渣衆(zhòng)液在900-1300'C燒結(jié)的目的在于，使硅渣漿液中各成分互相反應(yīng)。 其中氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒蛳A溶液的化合物Na20. A1203， 二氧化硅轉(zhuǎn)變成基 本不溶于水或稀堿溶液的化合物2Ca0. Si02 ，并使粉狀物料粘結(jié)成具有一定容 積密度和空隙率的粒狀物料-熟料，以便在下一步溶出過(guò)程中將有用成分與有害 雜質(zhì)分離，最大限度地提取氧化鋁和回收堿。硅渣熟料與堿液在溶出槽內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌溶出的目的在于將熟料中的氧化鋁和 氧化鈉最大限度地溶解于溶液中制取鋁酸鈉溶液，硅渣熟料氧化鋁凈溶出率不 小于89%，氧化鈉凈溶出率不小于95%。
溶出漿液送固液分離系統(tǒng)的目的在于，使溶出漿液中溶液中的有用成分氧 化鋁、氧化鈉和固體中的有害雜質(zhì)2Ca0. Si02盡快分離。
本發(fā)明的一種硅渣的處理方法，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求低、氧化鋁回收率高，可 以經(jīng)濟(jì)合理地從硅渣中回收氧化鋁和堿的方法。
具體實(shí)施例方式
一種硅渣的處理方法，其特征在于是將鋁酸鈉溶液脫硅后的硅渣與碳分母 液混合后，使硅渣與碳分母液混合使硅渣生料配比為[N]/[R]二0.9-1.0; [C]/[S]=1.3-1.7;經(jīng)烘干、燒成、冷卻后，硅渣熟料送至溶出槽，與堿液在溶 出槽內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌溶出后，送固液分離系統(tǒng)。其硅渣與碳分母液混合后是在900 nC-1300'C溫度下的沸騰燒結(jié)爐中燒結(jié)的。
實(shí)施例1
一、生產(chǎn)工藝條件 1、硅渣漿液
混合硅渣漿含水率 46% 硅渣生料[N]/[R] ([N]/[R]: [Na20]/[Fe203] + [Al203]) 1.0 硅渣生料[C]/[S] ([C]/[S]二 [CaO]/[Si02]) 1.6
2、熟料燒結(jié)iooo°c30 60s硅渣熟料燒結(jié)溫度 燒結(jié)時(shí)間
3、熟料溶出 溶出溫度 溶出L/S 溶出時(shí)間 二、技術(shù)指標(biāo) 硅渣熟料標(biāo)準(zhǔn)溶出率A1203歸硅渣熟料凈溶出率A1203歸赤泥沉降指標(biāo)85 。C 4-4,5 30 min95. 25%96. 6% 89. 48% 95. 19% 絮凝劑量赤泥沉速(mm/min)30min沉淀 咼(%)lmin2min3min5min10min30min02122.521.6722.6144. 6730.31/100002624.525. 3325, 214.44. 8727. 72實(shí)施例2一、 生產(chǎn)工藝條件 1、硅渣漿液混合硅渣漿含水率硅渣生料[N]/[R] 硅渣生料[C]/[S]2、 熟料燒結(jié)硅渣熟料燒結(jié)溫度 燒結(jié)時(shí)間3、 熟料溶出溶出溫度 溶出L/S 溶出時(shí)間二、 技術(shù)指標(biāo) 硅渣熟料標(biāo)準(zhǔn)溶出率A1ANa20硅渣熟料凈溶出率A1203Na20赤泥沉降指標(biāo)46% 0. 92 1. 71050°C 30 60s85 。C 4-4. 5 30 min95. 48%96. 8% 90. 12% 95. 84%絮凝劑量赤泥沉速(mm/min)30min沉淀 高(%)lmin2min3min5min10min30min02322. 521.8521.3414.24. 5829. 871/1000026.825.625. 1224. 3814.44.9126. 84實(shí)施例3一、生產(chǎn)工藝條件: 1、硅渣漿液 制備方法。實(shí)施例1:水熱穩(wěn)定的有序介孔分子篩SBA-15-S的水熱合成。 將0.8g三嵌段共聚物(P123)溶于25mL去離子水中，攪拌均勻后加入3mL 鹽酸，攪拌至澄清以后，加入硅源正硅酸乙酯(TEOS) 2.08g。將上述溶液在40 'C攪拌20小時(shí)，然后用氨水調(diào)節(jié)？11值至7并加入2.648硫酸銨，將混合物轉(zhuǎn)移 到反應(yīng)釜中，在10(TC條件下放置48小時(shí)。將產(chǎn)物抽率，室溫烘干，得到原粉。 將原粉在空氣中升溫至550'C并保持5小時(shí)，可除去表面活性劑，從而得到開(kāi)放 孔道，此分子篩命名為SBA-15-S。由小角X光衍射的結(jié)果可知(見(jiàn)

圖1)， SBA-15-S具有規(guī)則的二維六方孔道。 圖1中，A為煅燒后得到的SBA-15-S， B為煅燒后經(jīng)78(TC水蒸氣處理三小時(shí)后 的SBA-15-S。圖2中，29Si NMR結(jié)果表明在SBA-15-S原粉中，完全縮合的硅 物種Si(0Si)4占有很大比例，通過(guò)擬合得到QVQ3的值為6.3,這說(shuō)明骨架中硅 物種的縮合程度很高。另外，經(jīng)過(guò)780'C水蒸氣處理后，SBA-15-S的X光衍射 譜圖表明顯示其保持了規(guī)則的介孔結(jié)構(gòu)。氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)結(jié)果表明(圖3)，水熱 處理后的SBA-15-S與處理前一樣給出了 IV型吸附等溫線，標(biāo)志了它在水熱處 理過(guò)程中保持了介孔結(jié)構(gòu)，并且孔分布沒(méi)有明顯變化。上述結(jié)果表明，通過(guò)陰離 子效應(yīng)和pH調(diào)節(jié)的方法，在溫和的條件下就可以合成出硅物種高度縮合的水熱 穩(wěn)定的介孔分子篩。實(shí)施例2:水熱穩(wěn)定的有序介孔分子篩SBA-15-U的水熱合成。 將0.8g三嵌段共聚物(P123)溶于25mL去離子水中，攪拌均勻后加入3mL 鹽酸，攪拌至澄清以后，加入硅源正硅酸乙酯(TEOS) 2.08g。將上述溶液在40 -C攪拌3~4小時(shí)，然后加入尿素3 6g，將溶液升溫至卯'C左右，待溶液pH 值逐漸改變至5 6，將混合物移至反應(yīng)釜，在100'C條件下放置48小時(shí)。將產(chǎn) 物抽率，室溫烘干，得到原粉。將原粉在空氣中升溫至55(TC并保持5小時(shí)，可 除去表面活性劑，從而得到開(kāi)放孔道，此分子篩命名為SBA-15-U。圖4中，A為煅燒后得到的SBA-15-U， B為煅燒后經(jīng)780'C水蒸氣處理三 小時(shí)后的SBA-15-U。結(jié)果表明，與SBA-15-S相似，SBA-15-U也是一種高度有 序的介孔分子篩，并且也有很高的水熱穩(wěn)定性。"SiNMR結(jié)果表明在SBA-15-U 原粉中(圖5),硅物種也有很高的縮合程度，通過(guò)擬合得到Q4/Q3的值為4.3。
權(quán)利要求
1. 一種硅渣的處理方法，其特征在于是將鋁酸鈉溶液脫硅后的硅渣與碳分 母液混合后，經(jīng)烘干、燒成、冷卻后，硅渣熟料送至溶出槽，與堿液在溶出槽 內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌溶出后，送固液分離系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅渣的處理方法，其特征在于硅渣與碳分母 液混合后是在90(TC-130(TC溫度下的沸騰燒結(jié)爐中燒結(jié)的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅渣的處理方法，其特征在于硅渣與碳分母 液混合使硅渣生料配比為[N]/[R]二0.9-1.0; [C]/[S]=1.3-1.7。
全文摘要
一種硅渣的處理方法，涉及一種聯(lián)合法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的燒結(jié)法硅渣處理方法，特別是從燒結(jié)法硅渣中提取氧化鋁、回收堿的方法。其特征在于是將鋁酸鈉溶液脫硅后的硅渣與碳分母液混合后，經(jīng)烘干、燒成、冷卻后，硅渣熟料送至溶出槽，與堿液在溶出槽內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌溶出后，送固液分離系統(tǒng)。本發(fā)明的方法，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求低、氧化鋁回收率高，可以經(jīng)濟(jì)合理地從硅渣中回收氧化鋁和堿的方法。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101121537SQ20071011866
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者偉 劉, 劉國(guó)紅, 劉祥民, 婁東民, 孫建峰, 廖新勤, 張吉龍, 張際強(qiáng), 李國(guó)兵, 李太昌, 濤 王, 王二星, 王永紅, 趙東鋒, 邢體義 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司