專利名稱：一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法，涉及一種采用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的硅渣的處理，特別是從硅渣中回收氧化鋁和氧化鈉的方法。
背景技術(shù)：
我國鋁土礦多為一水硬鋁石型，以中等品位為主，其中，鋁硅比(A/S)為4～8的礦石占總量的80％左右。在現(xiàn)有的堿法生產(chǎn)氧化鋁的方法其關(guān)鍵在于鋁、硅分離。水合鋁硅酸鈉Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O，即鈉硅渣，是堿法處理鋁土礦時(shí)最重要的硅礦物的反應(yīng)產(chǎn)物。在形成的鈉硅渣量中，還含有大量的堿和氧化鋁。在拜耳法高壓溶出中等品位礦石和燒結(jié)法粗液脫硅過程中，分別約達(dá)1000kg/t-Al2O3和200kg/t-Al2O3。目前鈉硅渣的處理均采用燒結(jié)法，即將拜耳法赤泥和燒結(jié)法硅渣分別送至和返回到燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行配料、燒結(jié)，使得氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率降低。
從上世紀(jì)五十年代以來，前蘇聯(lián)、匈牙利和我國一直致力于研究鈉硅渣的濕法鋁硅分離技術(shù)，以形成了高壓水化學(xué)法或拜耳一水化法生產(chǎn)氧化鋁工藝。主要有1)前蘇聯(lián)波諾馬列夫-薩任等通過對(duì)Na2O-Al2O3-SiO2-CaO-H2O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260～350℃的較高的溫度下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％。但溶液堿濃度較高、苛性比αk高達(dá)10～30，且在高溫高壓條件下操作，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求苛刻；2)捷克、匈牙利學(xué)者提出的水熱法，其αk為4.0左右，較前者條件稍寬松，主要回收赤泥中的堿，但氧化鋁回收率低，處理后的赤泥鋁硅比仍大于1，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)現(xiàn)有上述的在生產(chǎn)氧化鋁過程中的硅酸處理存在的不足，提供一種能有效實(shí)現(xiàn)鈉硅渣中的鈉、鋁、硅分離，回收鈉硅渣中的氧化鋁、氧化鈉的硅渣處理方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法，其特征在于處理過程為(1)鋁酸鈉溶液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機(jī)固液分離及洗滌后，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；(2)將分離出的鈉硅渣按分子比CaO/Na2O＝3～4與石灰乳混合，在溫度90℃～100℃，液固比為5-7的工藝條件下，攪拌反應(yīng)2～4小時(shí)脫堿；(3)把脫堿漿液固液分離，將脫堿渣通過球磨20-30分鐘，對(duì)渣進(jìn)行表面處理，在液固比5-10，溫度50±10℃，用通入濃度8％～100％的CO2攪拌進(jìn)行2小時(shí)轉(zhuǎn)型反應(yīng)；(4)將轉(zhuǎn)型后的漿液、脫堿漿液固液分離后的溶液加入堿液，使苛性堿濃度達(dá)50～100g/L、液固比為7～10，在溫度50℃±10℃的條件下溶鋁1-2小時(shí)；最后固液分離出溶鋁漿液送燒結(jié)法赤泥洗滌系統(tǒng)，棄掉渣相。
本發(fā)明的方法采用常溫常壓的鈉硅渣加石灰乳脫堿技術(shù)，脫堿渣轉(zhuǎn)型技術(shù)和轉(zhuǎn)型渣改性技術(shù)對(duì)鈉硅渣進(jìn)行處理，使其脫堿率達(dá)90％以上，棄渣中A/S小于0.7，N/S小于0.2。
本發(fā)明方法燒結(jié)法硅渣回收其中的有用成分后作為廢渣棄掉，從而避免大量硅渣的回頭、配料形成內(nèi)部無效循環(huán)，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。
鈉硅渣漿液過濾洗滌的目的在于減少硅渣處理過程中溶液的氧化鋁含量。在硅渣處理過程中，如果硅渣附液中有氧化鋁存在，當(dāng)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(yīng)進(jìn)入固相，造成氧化鋁損失，同時(shí)降低了與硅渣反應(yīng)的有效氧化鈣的數(shù)量，使脫鈉效果變差。
脫堿渣轉(zhuǎn)型的目的是使脫鈉渣中的水化石榴石中的鋁轉(zhuǎn)變成為易被堿溶解的氫氧化鋁和絲鈉鋁石，水化石榴石中鈣轉(zhuǎn)變?yōu)樗瞎杷徕}。以便在溶鋁后鋁與硅、鈣分離。
轉(zhuǎn)型過程中球磨的目的是對(duì)脫堿渣進(jìn)行表面改性，以便在轉(zhuǎn)型過程中強(qiáng)化動(dòng)力學(xué)擴(kuò)散過程，強(qiáng)化含硅化合物間的轉(zhuǎn)化，縮短硅渣轉(zhuǎn)型時(shí)間。
溶鋁過程中加堿的目的是用堿在常溫、常壓下與不定型的氫氧化鋁和絲鈉鋁石反應(yīng)，使鋁以鋁酸鈉形式進(jìn)入溶液，以便水合硅酸鈣分離，達(dá)到鋁與硅鈣分離的目的。


圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法，處理過程為(1)鋁酸鈉溶液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機(jī)固液分離及洗滌后，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；(2)將分離出的鈉硅渣按(分子比)CaO/Na2O＝3～4與石灰乳混合，在溫度90℃～100℃，液固比為5-7的工藝條件下，攪拌反應(yīng)2～4小時(shí)脫堿；(3)把脫堿漿液固液分離，將脫堿渣通過球磨20-30分鐘對(duì)渣進(jìn)行表面處理，在液固比5-10，溫度50±10℃，用通入濃度8％～100％的CO2攪拌進(jìn)行2小時(shí)轉(zhuǎn)型反應(yīng)；(4)將轉(zhuǎn)型后的漿液、脫堿漿液固液分離后的溶液加入堿液，使苛性堿濃度達(dá)50～100g/L、液固比為7～10，在溫度50±10℃的條件下溶鋁1-2小時(shí)；最后固液分離出溶鋁漿液送燒結(jié)法赤泥洗滌系統(tǒng)，棄掉渣相。
下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)一步說明如下。
實(shí)施例11、原料(1)硅渣高壓鈉硅渣成份(％)

(2)、石灰CaOT97％、fCaO87％(3)、CO2濃度38％(4)、苛性堿濃度50-100g/l2、控制工藝技術(shù)條件1)脫堿溫度95℃，CaO/Na2O＝3，液固比5，反應(yīng)時(shí)間2h，2)轉(zhuǎn)型液固比5，溫度50℃左右，CO2濃度38％，轉(zhuǎn)型時(shí)間2h左右；表面處理時(shí)間20分鐘。
3)溶鋁溫度50℃，時(shí)間1小時(shí)，苛性堿濃度50g/L，液固比在7。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；
(1)、脫堿率90％(2)、棄渣中A/S小于0.7，N/S小于0.2實(shí)施例21、原料(1)硅渣高壓鈉硅渣成份(％)

(2)、石灰CaOT97％、fCaO87％(3)、CO2濃度15％(4)、苛性堿濃度50-100g/l2、控制工藝技術(shù)條件1)脫堿溫度95℃，CaO/Na2O＝4，液固比5，反應(yīng)時(shí)間2h，2)轉(zhuǎn)型液固比5，溫度50℃左右，添加劑CO2濃度38％，轉(zhuǎn)型時(shí)間2h；表面處理時(shí)間30分鐘。
3)溶鋁溫度50℃，時(shí)間1小時(shí)，苛性堿濃度100g/L，液固比在7。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；(1)、脫堿率92％(2)、棄渣中A/S小于0.65，N/S小于0.15實(shí)施例31、原料(1)硅渣高壓鈉硅渣成份(％)

(2)、石灰CaOT97％、fCaO87％(3)、CO2濃度8％(4)、苛性堿濃度50-100g/l2、控制工藝技術(shù)條件1)脫堿溫度95℃，CaO/Na2O＝4，液固比5，反應(yīng)時(shí)間2h，2)轉(zhuǎn)型液固比5，溫度50℃，添加劑CO2濃度38％，轉(zhuǎn)型時(shí)間2h；表面處理時(shí)間20分鐘。
3)溶鋁溫度50℃，時(shí)間1小時(shí)，苛性堿濃度50g/L，液固比在7。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；(1)、脫堿率91％(2)、棄渣中A/S小于0.75，N/S小于0.17。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法，其特征在于處理過程為(1)鋁酸鈉溶液脫硅后的鈉硅渣漿液經(jīng)過濾機(jī)固液分離及洗滌后，溶液送氧化鋁生產(chǎn)流程；(2)將分離出的鈉硅渣按分子比CaO/Na2O＝3～4與石灰乳混合，在溫度90℃～100℃，液固比為5-7的工藝條件下，攪拌反應(yīng)2～4小時(shí)脫堿；(3)把脫堿漿液固液分離，將脫堿渣通過球磨20-30分鐘，對(duì)渣進(jìn)行表面處理，在液固比5-10，溫度50±10℃，用通入濃度8％～100％的CO2攪拌進(jìn)行2小時(shí)轉(zhuǎn)型反應(yīng)；(4)將轉(zhuǎn)型后的漿液、脫堿漿液固液分離后的溶液加入堿液，使苛性堿濃度達(dá)50～100g/L、液固比為7～10，在溫度50±10℃的條件下溶鋁1-2小時(shí)；最后，固液分離出的溶鋁漿液送燒結(jié)法赤泥洗滌系統(tǒng)，棄掉渣相。
全文摘要
一種氧化鋁生產(chǎn)過程中的硅渣處理方法，其特征在于處理過程包括鈉硅渣漿液固液分離后洗滌、再與石灰乳混合，在溫度90℃～100℃，反應(yīng)2～4小時(shí)脫堿；再將脫堿渣通過球磨進(jìn)行表面處理，再通入濃度8％～100％的CO
文檔編號(hào)C01F7/00GK1597529SQ20041003794
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者劉偉, 李小斌, 劉桂華, 婁東民, 劉國紅, 李太昌, 王樺, 韓敏, 李國兵, 謝洪, 于新興 申請(qǐng)人:中國鋁業(yè)股份有限公司