專利名稱：氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣渣處理方法，涉及一種采用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的工藝方法，特別是該過程中的脫硅渣的處理方法。
背景技術(shù)：
燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝，其工藝過程包括生料配制、熟料燒成、熟料溶出、粗液脫硅、碳酸化分解、母液蒸發(fā)、氫氧化鋁焙燒等。熟料溶出后得到的粗液由于其中含有較高的SiO2，不能直接用于進行分解，必須經(jīng)過脫硅工序，以獲得硅量指數(shù)達到600以上的鋁酸鈉精液。由于在粗液脫硅過程中會產(chǎn)生大量的硅渣，其中還含有一些氧化鈉和氧化鋁等有用成分，傳統(tǒng)的硅渣處理方法是硅渣返回燒結(jié)法回頭配料，以回收硅渣的氧化鋁及氧化鈉。由于大量硅渣再次返回配料系統(tǒng)，經(jīng)過熟料燒結(jié)、溶出、脫硅等工序，硅渣中的無效成分又形成內(nèi)部循環(huán)，降低了燒結(jié)法產(chǎn)能，使各項消耗升高，生產(chǎn)成本增加。
隨著燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝的發(fā)展，強化燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)工藝逐漸被推廣采用。強化燒結(jié)法工藝過程特點是采用高熟料氧化鋁含量、高熟料鋁硅比、高精液氧化鋁濃度，保證了氧化鋁生產(chǎn)的效率的提高。在礦石資源品位不變的條件下，大量硅渣用于回頭配料必將嚴重影響到熟料氧化鋁含量、鋁硅比的提高，影響強化燒結(jié)法的整體經(jīng)濟效果。
在相類似的已有技術(shù)中，В.д.波諾瑪列夫等人在1957年發(fā)明了高壓水化法處理霞石礦，其是在高溫下用高濃度、高αK比的循環(huán)母液、添加石灰的條件下，溶出礦石中的氧化鋁，得到αK＝12-14的鋁酸鈉溶液；1971年，捷克P.克南對高壓水化法作了改進，提出高溫低堿溶出處理拜耳法赤泥的方案，即水熱法，但是其未擺脫高壓水化法高αK溶出條件。1982年，P.J.克萊斯威爾等人改進了水熱法，其保持了高溫低堿的優(yōu)點，但其溶液αK降到了5-10，直接生成不含Na2O、含有很少氧化鋁的化合物；1986年以來，匈牙利人又把P.J.克萊斯威爾等人的工作推進了一步，溶液的αK降到4，溫度可在300℃以下，Na2O回收率在90％以上，AI2O3回收率在20％以上。上述的方法操作條件苛刻，且效果不甚理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效分離回收燒結(jié)法硅渣中的有用成分，避免大量硅渣的回頭配料形成內(nèi)部無效循環(huán)的氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法，其特征在于處理過程依次為將粗液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機進行固液分離，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；將分離出的硅渣固相進行洗滌，再加入堿液、石灰乳，使料漿中全堿濃度Na2OT為30-50g/l，鈣硅分子比CaO/SiO2為1.8-2.2，固液比L/S為5-7，在混攪拌均勻后在溶出罐中加熱至120℃-200℃進行保溫溶出40-150分鐘，固液分離溶出液送氧化鋁生產(chǎn)流程中的赤泥洗滌系統(tǒng)，渣相棄掉。
采用本發(fā)明的方法，鈉硅渣中Na2O溶出率達90％，Al2O3溶出率達10％以上。
本發(fā)明的方法，在硅渣加入堿和石灰乳進行溶出過程中，反應機理是在120℃-200℃溫度下，Ca(OH)2與鋁硅酸鈉進行苛化反應，其在反應的開始階段，是鈣離子置換水合鋁硅酸鈉中的部分鈉離子，生成水合鋁硅酸鈉鈣，其反應式如下
由于在CaO-AL2O3-SiO2-Na2O-H2O系中低濃度區(qū)的穩(wěn)定相是水化石榴石和水合硅酸鈣，所以水合鋁硅酸鈉鈣在有Ca(OH)2存在時會分解，生成硅飽和度高(n＝1.5)的水化石榴石，其反應式如下所示
本發(fā)明的方法，粗液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機固液分離及洗滌后，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程，固體即硅渣與一定濃度的堿液、石灰乳在混合槽中攪拌均勻，然后用泵送中壓溶出罐中進行加熱保溫溶出，最后，溶出漿液送氧化鋁生產(chǎn)流程中的赤泥洗滌系統(tǒng)固液分離。
其中鈉硅渣漿液過濾洗滌的目的在于減少石灰水熱法硅渣處理過程中溶液的氧化鋁含量。在石灰水熱法硅渣處理過程中，如果硅渣附液中有氧化鋁存在，當加入石灰后，其中的有效氧化鈣首先與液相中的氧化鋁發(fā)生反應進入固相，從而降低了與硅渣反應的有效氧化鈣的數(shù)量，使脫鈉效果變差，同時也造成氧化鋁的損失。
本發(fā)明的方法的處理過程中加入氧化鈉的目的在于溶出硅渣中有用成分氧化鋁。在本發(fā)明的石灰水化法硅渣處理過程中，溶出原液NT濃度在0-63g/l(NK0-60g/l)時，對氧化鈉溶出率影響不大，隨著原液中NT濃度升高，氧化鈉溶出率有稍微降低的趨勢。溶出原液NT濃度在90g/l時，氧化鈉溶出率相對較低。但是，溶出原液NT濃度的升高，氧化鋁的溶出率有微量升高，但升高幅度不明顯。
本發(fā)明的方法硅渣處理的核心在采用中等溶出溫度160℃、添加石灰脫堿。其是依據(jù)在120℃-200℃溫度下，用Ca(OH)2對鋁硅酸鈉進行苛化，其在反應的開始階段，是鈣離子置換水合鋁硅酸鈉中的部分鈉離子，生成水合鋁硅酸鈉鈣，然后水合鋁硅酸鈉鈣在有Ca(OH)2存在時會分解，生成硅飽和度高(n＝1.5)的水化石榴石。這是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一。
本發(fā)明的方法，其溶出后殘渣的處理是本發(fā)明的另一技術(shù)關(guān)鍵所在。鈉硅渣采用中壓石灰水化法溶出以后，其有用成分Na2O大部分進入溶液中，在適當?shù)娜艹鰲l件下，殘渣中的Na2O含量可控制在1％左右、A/S為1.2-1.3左右，其溶出殘渣可以排出生產(chǎn)流程。當溶出硅渣漿和赤泥一次洗液混合后，混合漿液在1h、2h、4h其液相成份比較穩(wěn)定，固相化學成分和物相組成基本沒有變化，即溶出硅渣漿和赤泥一次洗液可以穩(wěn)定共存。因此，本發(fā)明方法的硅渣處理后溶出漿液是送氧化鋁生產(chǎn)流程中的赤泥洗滌系統(tǒng)固液分離。


圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例對本發(fā)明的方法進一步說明如下氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法，處理過程依次為將粗液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機進行固液分離，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；將分離出的硅渣固體進行洗滌，再固液分離后的硅渣加入堿液、石灰乳，使料漿中全堿濃度Na2OT為30-50g/l，鈣硅分子比CaO/SiO2為1.8-2.2，固液比L/S為5-7，在混攪拌均勻后在溶出罐中，加熱至120℃-200℃進行保溫溶出45-150分鐘，固液分離溶出液送氧化鋁生產(chǎn)流程中的赤泥洗滌系統(tǒng)，渣相棄掉。
實施例1采用Φ20×3.25硅渣沉降槽、40m2轉(zhuǎn)鼓過濾機、Φ2.6×9.5直接加熱脫硅機組，處理硅渣1400噸原料鈉硅渣SiO220.73％、Al2O325.4％、Na2OT11.35％、CaOT19.8％石灰CaOT97％、fcaO87％控制條件溶出溫度為160℃、溶出時間為150min、配料鈣硅比為[C/S]為2.0、配料硅渣漿L/S為5，溶出原液NT為30g/l。取得的主要技術(shù)指標如下氧化鈉回收率ηN為91％；氧化鋁回收率ηA為12％。
實施例2控制條件溶出溫度為150℃、溶出時間為150min、配料鈣硅比為[C/S]為2.2、配料硅渣漿L/S為6.5，溶出原液NT為48g/l。其它條件同實例1。取得的主要技術(shù)指標如下(1)、氧化鈉回收率ηN為95％；(2)、氧化鋁回收率ηA為11％。
實施例3控制條件溶出溫度為120℃、溶出時間為60min、配料鈣硅比為[C/S]為1.8、配料硅渣漿L/S為5.2，溶出原液NT為30g/l。其它條件同實施例1。取得的主要技術(shù)指標如下(1)、氧化鈉回收率ηN為95.5％；(2)、氧化鋁回收率ηA為10.5％。
權(quán)利要求
1.氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法，其特征在于處理過程依次為將粗液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機進行固液分離，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；將分離出的硅渣固相進行洗滌，再固液分離后的硅渣加入堿液、石灰乳，使料漿中全堿濃度Na2OT為30-50g/l，鈣硅分子比CaO/SiO2為1.8-2.2，固液比L/S為5-7，在混攪拌均勻后在溶出罐中加熱至120℃-200℃進行保溫溶出45-150分鐘，固液分離溶出液送氧化鋁生產(chǎn)流程中的赤泥洗滌系統(tǒng)，渣相棄掉。
2.根據(jù)要利要求1所述的方法，其特征在于脫硅渣處理是在加熱至160℃進行保溫溶出的。
全文摘要
氧化鋁生產(chǎn)過程中的脫硅渣處理方法，涉及一種采用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的工藝方法，特別是該過程中的脫硅渣的處理方法。其特征在于處理過程是鈉硅渣漿液固液分離，再固液分離后的硅渣加入堿液、石灰乳，使料漿中全堿濃度Na
文檔編號C01F7/00GK1597525SQ20041003793
公開日2005年3月23日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者婁東民, 李太昌, 武福運, 楊長付, 劉國紅, 劉焦萍, 韓敏, 潘海娥, 王樺, 郭東鋒, 修晨霞, 栗志林, 王濤, 李華 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司