專利名稱：利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用鋁硅酸鹽礦物原料的化工開發(fā)利用的方法，特別是一 種利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉的工藝方法。
背景技術(shù)：
目前，從含鋁礦物原料中提取氧化鋁的方法，基本上都是用鋁土礦作為 原料，主要有拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和聯(lián)合法。鋁土礦的礦物類型主要分為三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型三種。拜耳法要求鋁土礦原料中的鋁硅比大于9，只適用于低硅含量的三水鋁石型鋁土 礦和一水軟鋁石型鋁土礦的開發(fā)。
據(jù)畢詩文、于海燕等在《氧化鋁生產(chǎn)工藝》(化學(xué)工業(yè)出版社2006年2月第一版) 一書中第15頁稱從鋁土礦資源總量上講，在已探明的鋁土礦儲(chǔ)量中，我國鋁土礦總儲(chǔ)量 僅占世界儲(chǔ)量的1. 5%。世界鋁土礦的人均儲(chǔ)量為4000公斤，我國鋁土礦的人均儲(chǔ)量只有 283公斤。我國鋁土礦已經(jīng)不能保證2010年的國內(nèi)需求，即使考慮到遠(yuǎn)景儲(chǔ)量，我國的鋁土 礦的保證年限也很難達(dá)到50年；從鋁土礦類型上講，我國鋁土礦主要是具有高硅特點(diǎn)的一 水硬鋁石，占到鋁土礦總儲(chǔ)量的98. 46%。其中鋁硅比大于9的高鋁鋁土礦僅占18. 6%，鋁 硅比在6-9的鋁土礦占25. 4%，鋁硅比在4-6的鋁土礦占48. 6 %，鋁硅比小于4的鋁土礦 占 7. 4%。由于我國鋁土礦絕大部分屬于高硅含量的一水硬鋁石，不能用流程簡單的拜耳法 提取其中的氧化鋁，國內(nèi)大部分企業(yè)采用堿石灰燒結(jié)法或聯(lián)合法提取我國鋁土礦中的氧化 鋁。其中，堿石灰燒結(jié)法要求鋁土礦中的氧化鋁含量大于55%、鋁硅比大于3. 5 ；聯(lián)合法要 求鋁土礦中的氧化鋁含量大于50%、鋁硅比大于4. 5。這樣，當(dāng)鋁土礦原料中的氧化鋁含量 低于50%時(shí)，工業(yè)上就無法利用來提取氧化鋁。我國已經(jīng)是世界上對(duì)氧化鋁需求量最大的國家。由于國內(nèi)鋁土礦總儲(chǔ)量限制和現(xiàn) 有技術(shù)對(duì)我國自產(chǎn)的鋁土礦中氧化鋁含量低于50%時(shí)就不能利用來生產(chǎn)氧化鋁的原因，為 了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，我國每年都需要從國外進(jìn)口大量的鋁土礦和氧化鋁。據(jù)國家海關(guān)總 署綜合統(tǒng)計(jì)司統(tǒng)計(jì)，2005年，我國共進(jìn)口鋁土礦216萬噸，進(jìn)口氧化鋁701. 6萬噸；2006年， 我國共進(jìn)口鋁土礦968萬噸，進(jìn)口氧化鋁691. 1萬噸。因此，研究一種氧化鋁含量低于50%的高硅鋁土礦中的氧化鋁的開發(fā)利用方法是 必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，開發(fā)一種高硅鋁土礦的開發(fā)利 用方法，特別是一種利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉的工藝方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸 及碳酸鈉的工藝方法，特征在于運(yùn)用燒堿法原理，采用燒堿堿熔工藝，通過燒堿堿熔-碳 化-水解，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提取高硅低鋁礦物原料中的氧化鋁和二氧化硅，生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸 及碳酸鈉。


圖1為本發(fā)明的工藝原理示意圖，圖2為本發(fā)明具體實(shí)施的生產(chǎn)流程示意圖。如圖1中所示1、燒堿堿熔將高硅低鋁礦物原料粉與燒堿溶液混合，加熱進(jìn)行堿熔處理，得到干 粉。干粉輸入干粉溶解工序。2、干粉溶解將燒堿堿熔得到的干粉進(jìn)行溶解。溶解后，過濾，得到濾餅和濾液。 濾餅中包含有部分氫氧化鋁，經(jīng)過洗滌以后，輸入下道氫氧化鋁溶出工序；濾液輸入后道第
一碳化工序生產(chǎn)粗氫氧化鋁。3、氫氧化鋁溶出將干粉溶解得到的濾餅用燒堿溶液進(jìn)行溶解，使氫氧化鋁溶解 進(jìn)入溶液。溶解后，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅經(jīng)洗滌作為濾渣；濾液輸入下道第一碳化 工序生產(chǎn)粗氫氧化鋁。4、第一碳化將前面干粉溶解及氫氧化鋁溶出兩道工序得到的濾液合并，進(jìn)行稀 釋后，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第一次碳酸化處理。第一碳化結(jié)束后，過濾，得到濾餅和濾液。濾 餅經(jīng)洗滌為含有二氧化硅的粗氫氧化鋁，輸入下道濾餅溶解工序；濾液輸入后道第二碳化工序。5、濾餅溶解將第一碳化得到的濾餅，用燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃 濾液進(jìn)行溶解，得到含有二氧化硅的鋁酸鈉溶液，輸入下道脫硅提純工序。6、脫硅提純將濾餅溶解得到的含有二氧化硅的鋁酸鈉溶液，添加生石灰或熟石 灰并攪拌加熱，進(jìn)行脫硅處理。脫硅處理結(jié)束后，過濾，得到濾餅脫硅渣和濾液。脫硅渣含 有氧化鋁和二氧化硅，直接輸入頭道燒堿堿熔工序，與煤矸石粉一起，重新進(jìn)行燒堿堿熔處 理；濾液為高純度鋁酸鈉溶液，輸入下道稀釋水解工序生產(chǎn)氫氧化鋁。7、稀釋水解將脫硅提純得到的濾液，進(jìn)行稀釋水解。水解結(jié)束后，過濾，得到濾餅 和濾液。濾餅經(jīng)洗滌、烘干、粉碎后為產(chǎn)品氫氧化鋁；濾液為含有鋁酸鈉的氫氧化鈉稀溶液， 輸入下道濾液濃縮工序。8、濾液濃縮將稀釋水解得到的濾液，加熱蒸發(fā)濃縮，得到濃溶液。濃溶液輸入前 道濾餅溶解工序。9、第二碳化將第一碳化得到的濾液，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第二次碳酸化處理。第 二碳化結(jié)束后，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅經(jīng)洗滌、烘干、粉碎后為產(chǎn)品硅酸；濾液輸入下 道濾液蒸發(fā)工序。10、濾液蒸發(fā)將第二碳化得到的濾液，加熱蒸發(fā)濃縮，得到過飽和的濃溶液。濃溶 液輸入下道冷卻結(jié)晶工序。11、冷卻結(jié)晶將濾液蒸發(fā)得到的濃溶液進(jìn)行冷卻、結(jié)晶。結(jié)晶后，過濾，得到濾餅 和濾液。濾餅為碳酸氫鈉，輸入下道干燥工序；濾液為碳酸氫鈉飽和溶液，輸入后道尾氣噴 淋工序。12、干燥將冷卻結(jié)晶得到的濾餅進(jìn)行干燥處理，得到產(chǎn)品碳酸鈉干粉和含碳酸鈉 粉塵的尾氣。尾氣輸入下道尾氣噴淋工序。13、尾氣噴淋將冷卻結(jié)晶得到的濾液用來對(duì)上道干燥工序的含碳酸鈉粉塵的尾 氣進(jìn)行噴淋，得到凈化后的尾氣和噴淋液。噴淋液為含碳酸鈉的碳酸氫鈉飽和溶液，輸入前 道濾液蒸發(fā)工序，并入下一批第二碳化后的濾液，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；凈化后的尾氣直接排放。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖 2，本發(fā)明是這樣進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的
如圖2中所示，將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋庖来斡贸乜諝夂退M(jìn)行換熱處理高溫?zé)煹罋饨?jīng)過空氣換熱，將常溫空氣加熱得到400-80(TC和300-40(TC兩種熱空氣， 高溫?zé)煹罋鉁囟冉档停優(yōu)?00-600°C中溫?zé)煹罋?；中溫?zé)煹罋庠儆盟畵Q熱，得到95°C的熱 水，中溫?zé)煹罋鉁囟冉档偷?00°C以下。200°C以下的低溫?zé)煹罋饨?jīng)過水洗、凈化處理后，得 到含二氧化碳的常溫潔凈煙道氣。400-8000C的熱空氣用于燒堿堿熔工藝的加熱濃縮和烘焙干燥；300-400°C的熱空氣用于碳酸氫鈉濾餅干燥工藝；95°C的熱水用作各個(gè)相應(yīng)工藝的濾餅洗滌和稀釋水解用水；含二氧化碳的常溫潔凈煙道氣用于第一碳化、第二碳化工藝。通過對(duì)煙道氣的換熱利用和凈化處理，實(shí)現(xiàn)了廢熱與廢氣的再利用。所述圖2中的原料粉是指用粒度為60-200目的高硅低鋁礦物原料粉作為原料粉， 高硅低鋁礦物原料包括高嶺土、黏土、黃砂、氧化鋁含量低于50%的鋁土礦和氧化鋁工業(yè)的 赤泥，其中氧化鋁與二氧化硅含量均沒有限制。所述圖2中的燒堿溶液是指質(zhì)量百分比濃度> 30%的氫氧化鈉溶液。所述圖2中的燒堿堿熔是指將60-200目的高硅低鋁礦物原料粉與質(zhì)量百分比濃 度>30%的燒堿溶液按照質(zhì)量比高硅低鋁礦物原料粉氫氧化鈉=1 0.8-1. 5進(jìn)行配 料，用經(jīng)過高溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的400-800°C熱空氣加熱反應(yīng)，直到物料變成干粉。干粉輸 入下道干粉溶解工序。所述圖2中的干粉溶解是指將經(jīng)燒堿堿熔工藝段得到的干粉用洗滌液溶解。干粉 溶解時(shí)，控制溶解后溶液中Na2O > 250克/升。干粉溶解后，在4小時(shí)內(nèi)過濾。過濾后，得 到濾餅和濾液。濾餅用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的95°C熱水洗滌至PH= 11。洗滌液集中 用于循環(huán)利用。洗滌后的濾餅為含有氫氧化鋁的雜質(zhì)，輸入下道氫氧化鋁溶出工序；濾液輸 入后道第一碳化工序。所述圖2中的氫氧化鋁溶出是指將經(jīng)干粉溶解工藝段得到的濾餅，再用燒堿 溶液溶解。濾餅溶解時(shí)，加入的燒堿溶液量按照濾餅與燒堿溶液混合后，溶液中摩爾比 Al2O3 Na2O=I 1.4-1. 6計(jì)算，控制溶液中Na2O濃度在230-250克/升之間，溫度110°C， 溶解時(shí)間3小時(shí)。濾餅溶解后，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的 95°C熱水洗滌至PH= 11。洗滌液集中用于循環(huán)利用。洗滌后的濾餅作為濾渣，呈堿性，其 中仍然含有少量Al (OH) 3,輸入后道污水處理工序，用于對(duì)洗滌煙道氣后的污水進(jìn)行絮凝凈 化處理。濾液輸入下道第一碳化工序。所述圖2中的第一碳化是指將干粉溶解工藝段得到的濾液和氫氧化鋁溶出工藝 段得到的濾液合并，先用洗滌液進(jìn)行稀釋，再用含二氧化碳的常溫潔凈煙道氣進(jìn)行第一次 碳酸化處理。稀釋時(shí)，控制溶液中Na2O的質(zhì)量百分比濃度< 8. 5% ；碳化時(shí)，溶液的起始溫 度60-80°C;壓力0. 25-0. 3MP ；終點(diǎn)溫度40°C、PH = 10. 8-11。第一碳化結(jié)束后，在常壓、約 40°C下陳化20分鐘后過濾，得到濾餅和濾液。濾餅用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的95°C熱水 洗滌至PH = 9. 5-9. 8。洗滌液集中用于循環(huán)利用。洗滌后的濾餅為含有少量SiO2的粗氫 氧化鋁，輸入下道濾餅溶解工序；濾液輸入后道第二碳化工序。所述圖2中的濾餅溶解是指將第一碳化工藝段得到的濾餅用燒堿溶液和后道濾 液濃縮工序得到的濃濾液溶解，得到粗鋁酸鈉溶液。濾餅溶解時(shí)，加入的燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃濾液量，按照濾餅與燒堿混合后溶液中Al2O3 < 150克/升、Na2O ( 210 克/升計(jì)算，溶解溫度110°C，溶解時(shí)間3小時(shí)。粗鋁酸鈉溶液輸入下道脫硅提純工序。所述圖2中的脫硅 提純是指將濾餅溶解工藝段得到的粗鋁酸鈉溶液中添加生石 灰氧化鈣或熟石灰氫氧化鈣進(jìn)行脫硅處理。脫硅時(shí)，氧化鈣用量6-8克/升，溫度100°C， 時(shí)間1小時(shí)。脫硅提純后，過濾，得到脫硅渣和濾液。脫硅渣直接輸送到頭道燒堿堿熔工藝 段，與煤矸石粉一起，重新進(jìn)行燒堿堿熔處理；濾液輸入下道稀釋水解工序。所述圖2中的稀釋水解是指將脫硅提純工藝段得到的濾液，用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q 熱得到的95°C熱水進(jìn)行稀釋水解。水解時(shí)，控制溶液中NaAlO2濃度< 0. SM ；時(shí)間20-30分 鐘。水解后，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的95°C熱水洗滌至 PH = 7-8。洗滌液集中用于循環(huán)利用。洗滌后的濾餅為氫氧化鋁；濾液輸入下道濾液濃縮 工序。所述圖2中的濾液濃縮是指將稀釋水解工藝段得到的濾液，加熱進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。 濃縮時(shí)，控制溶液中Na2O濃度達(dá)到310克/升為濃縮終點(diǎn)，得到含有鋁酸鈉的氫氧化鈉濃 溶液，循環(huán)到前道濾餅溶解工段，用來代替燒堿溶液進(jìn)行濾餅溶解。所述圖2中的第二碳化是指將第一碳化工藝段得到的濾液，再用含二氧化碳的常 溫潔凈煙道氣進(jìn)行第二次碳酸化處理。碳化時(shí)，起始溫度60-80°C ；壓力0. 25-0. 3MP ；終點(diǎn) 溫度40°C、PH = 8. 7-9。第二碳化結(jié)束后，在常壓、約40°C下陳化20分鐘后過濾，得到濾餅 和濾液。濾餅用經(jīng)過中溫?zé)煹罋鈸Q熱得到的95°C熱水洗滌至PH = 7-8，洗滌液集中用于循 環(huán)利用。洗滌后的濾餅為硅酸；濾液是含有少量碳酸鈉的碳酸氫鈉溶液，輸入下道濾液蒸發(fā) 工序。所述圖2中的濾液蒸發(fā)是指將第二碳化工藝段得到的濾液，加熱進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。 濃縮時(shí)，控制溶液密度d = 1. 11-1. 12g/cm3為濃縮終點(diǎn)，得到含有少量碳酸鈉的碳酸氫鈉 過飽和溶液。濃縮后的濃溶液輸入下道冷卻結(jié)晶工序。所述圖2中的冷卻結(jié)晶是指將上道濾液蒸發(fā)工藝段得到的濃溶液，用水進(jìn)行冷 卻、結(jié)晶。結(jié)晶后，過濾，得到濾餅和濾液。濾餅為碳酸氫鈉晶體，直接輸入下道干燥工序； 濾液為含有少量碳酸鈉的碳酸氫鈉飽和溶液，輸入后道尾氣噴淋工序。所述圖2中的干燥是指將冷卻結(jié)晶工藝段得到的碳酸氫鈉濾餅，用經(jīng)過煙道氣換 熱得到的300-400°C的潔凈熱空氣進(jìn)行干燥處理，得到干粉和含粉塵的尾氣。干粉為碳酸鈉 粉；尾氣中的粉塵為碳酸鈉粉塵，尾氣輸入下道尾氣噴淋工序。所述圖2中的尾氣噴淋是指將上道干燥工藝段得到的尾氣用冷卻結(jié)晶工藝段得 到的濾液進(jìn)行噴淋。噴淋后，得到凈化的尾氣和噴淋液。噴淋液為含碳酸鈉的碳酸氫鈉飽 和溶液，輸入前道濾液蒸發(fā)工序，并入下一批第二碳化后的濾液，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；凈化后的 尾氣直接排放。氫氧化鋁溶出工藝段濾餅洗滌后得到的濾渣，輸入污水處理工序，用于對(duì)洗滌煙 道氣后的污水進(jìn)行絮凝凈化處理。凈化處理后得到的清水循環(huán)用于后續(xù)的煙道氣洗滌，實(shí) 現(xiàn)了洗滌廢水循環(huán)。下面是圖1、圖2中各工藝流程的化學(xué)原理燒堿堿熔Si02+Na0H— Na2Si03+H20Al203+Na0H — NaAlO2+H2O
Fe203+Na0H — NaFeO2+H2ONaA102+Na2Si03+H20 — Na2O · Al2O3 · 2Si02 · 2H20Na2O · Al2O3 · 2Si02 · 2H20+Na0H — NaM02+Na2Si03+H20干粉溶解NaA102+H20—Al(OH)3 丨 +NaOHNaFe02+H20 — Fe (OH) 3 I +NaOH氫氧化鋁溶出A1(OH) 3+NaOH — NaA102+H20第一碳化Na0H+C02— Na2C03+H20
NaA102+C02+H20 — Na2C03+Al (OH) 3 INa2Si03+C02+H20 — Na2C03+NaHSi03Na2C03+C02+H20 — NaHCO3濾餅溶解A1(OH) 3+NaOH — NaA102+H20脫硅提純NaA102+Ca0+H20— 3Ca0 · Al2O3 · 6H20 丨 +NaOHNaA 102+Na2Si03+Ca0+H20 — 3Ca0 · Al2O3 · xSi02 · (6-2x) H2O I +NaOH稀釋水解NaA102+H20—Al(OH)3 丨 +NaOH第二碳化NaHSi03+C02+H20— Na2C03+H2Si03 INa2C03+C02+H20 — NaHCO3干燥NaHCO3— Na2C03+C02 個(gè) +H2O 個(gè)本發(fā)明經(jīng)過實(shí)際試用，收到了如下的效果 1、實(shí)現(xiàn)了氧化鋁含量低于50 %的高硅鋁土礦中的氧化鋁的開發(fā)利用。2、高硅低鋁礦物原料的資源利用率高。本發(fā)明不僅開發(fā)利用了氧化鋁含量低于 50%的高硅低鋁礦物原料中的氧化鋁組分，還同時(shí)利用了其中的二氧化硅組分；氧化鋁的 提取率達(dá)到95%以上，二氧化硅的提取率達(dá)到90%以上。3、高硅低鋁礦物原料的資源利用附加值高。運(yùn)用公知的酸溶和堿溶工藝，通過對(duì) 本發(fā)明得到的氫氧化鋁與硅酸進(jìn)行進(jìn)一步的深加工，很容易得到種類齊全、規(guī)格繁多的高 附加值的各種鋁鹽與硅酸鹽以及氧化鋁、鋁酸鹽、沉淀二氧化硅、硅膠等化工產(chǎn)品。技術(shù)應(yīng) 用的商業(yè)價(jià)值高。4、產(chǎn)品成本低。本發(fā)明采用燒堿法工藝，工藝流程簡潔，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，只要4-6 小時(shí)；產(chǎn)品得率高；煙道氣中的二氧化碳、余熱、洗滌液的回收利用，使所得到的氫氧化鋁 和硅酸的生產(chǎn)成本比國內(nèi)外其他工藝方法生產(chǎn)的成本都大幅度降低。5、清潔生產(chǎn)。本發(fā)明的生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境沒有污染。本發(fā)明實(shí)施得到的氫氧化鋁、硅酸和碳酸鈉產(chǎn)品以及由氫氧化鋁和硅酸運(yùn)用公知 的酸溶、堿溶工藝得到的各種鋁鹽、鋁酸鹽、氧化鋁、硅酸鹽、白炭黑、硅膠產(chǎn)品，可以為油 墨、造紙、印染、紡織、醫(yī)藥、油脂、催化劑、塑料、橡膠、日化、石油等行業(yè)使用。
權(quán)利要求
一種利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉的工藝方法，其特征在于運(yùn)用燒堿法原理，采用燒堿堿熔工藝，通過燒堿堿熔-碳化-水解，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提取高硅低鋁礦物原料中的氧化鋁和二氧化硅，生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉(1)燒堿堿熔將高硅低鋁礦物原料粉與燒堿溶液混合，加熱進(jìn)行堿熔處理，得到干粉；干粉輸入干粉溶解工序；(2)干粉溶解將燒堿堿熔得到的干粉進(jìn)行溶解；溶解后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅中包含有部分氫氧化鋁，經(jīng)過洗滌以后，輸入下道氫氧化鋁溶出工序；濾液輸入后道第一碳化工序生產(chǎn)粗氫氧化鋁；(3)氫氧化鋁溶出將干粉溶解得到的濾餅用燒堿溶液進(jìn)行溶解，使氫氧化鋁溶解進(jìn)入溶液；溶解后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經(jīng)洗滌作為濾渣；濾液輸入下道第-碳化工序生產(chǎn)粗氫氧化鋁；(4)第一碳化將前面干粉溶解及氫氧化鋁溶出兩道工序得到的濾液合并，進(jìn)行稀釋后，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第一次碳酸化處理；第一碳化結(jié)束后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經(jīng)洗滌為含有二氧化硅的粗氫氧化鋁，輸入下道濾餅溶解工序；濾液輸入后道第二碳化工序；(5)濾餅溶解將第一碳化得到的濾餅，用燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃濾液進(jìn)行溶解，得到含有二氧化硅的鋁酸鈉溶液，輸入下道脫硅提純工序；(6)脫硅提純將濾餅溶解得到的含有二氧化硅的鋁酸鈉溶液，添加生石灰或熟石灰并攪拌加熱，進(jìn)行脫硅處理；脫硅處理結(jié)束后，過濾，得到濾餅脫硅渣和濾液；脫硅渣含有氧化鋁和二氧化硅，直接輸入頭道燒堿堿熔工序，與煤矸石粉一起，重新進(jìn)行燒堿堿熔處理；濾液為高純度鋁酸鈉溶液，輸入下道稀釋水解工序生產(chǎn)氫氧化鋁；(7)稀釋水解將脫硅提純得到的濾液，進(jìn)行稀釋水解；水解結(jié)束后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經(jīng)洗滌、烘干、粉碎后為產(chǎn)品氫氧化鋁；濾液為含有鋁酸鈉的氫氧化鈉稀溶液，輸入下道濾液濃縮工序；(8)濾液濃縮將稀釋水解得到的濾液，加熱蒸發(fā)濃縮，得到濃溶液；濃溶液輸入前道濾餅溶解工序；(9)第二碳化將第一碳化得到的濾液，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第二次碳酸化處理；第二碳化結(jié)束后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅經(jīng)洗滌、烘干、粉碎后為產(chǎn)品硅酸；濾液輸入下道濾液蒸發(fā)工序；(10)濾液蒸發(fā)將第二碳化得到的濾液，加熱蒸發(fā)濃縮，得到過飽和的濃溶液；濃溶液輸入下道冷卻結(jié)晶工序；(11)冷卻結(jié)晶將濾液蒸發(fā)得到的濃溶液進(jìn)行冷卻、結(jié)晶；結(jié)晶后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅為碳酸氫鈉，輸入下道干燥工序；濾液為碳酸氫鈉飽和溶液，輸入后道尾氣噴淋工序；(12)干燥將冷卻結(jié)晶得到的濾餅進(jìn)行干燥處理，得到產(chǎn)品碳酸鈉干粉和含碳酸鈉粉塵的尾氣；尾氣輸入下道尾氣噴淋工序；(13)尾氣噴淋將冷卻結(jié)晶得到的濾液用來對(duì)上道干燥工序的含碳酸鈉粉塵的尾氣進(jìn)行噴淋，得到凈化后的尾氣和噴淋液；噴淋液為含碳酸鈉的碳酸氫鈉飽和溶液，輸入前道濾液蒸發(fā)工序，并入下一批第二碳化后的濾液，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；凈化后的尾氣直接排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的高硅低鋁礦物原料，是指高嶺土、黏 土、黃砂、氧化鋁含量低于50 %的鋁土礦和氧化鋁工業(yè)的赤泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的燒堿堿熔將高硅低鋁礦物原料 粉與燒堿溶液混合，加熱進(jìn)行堿熔處理，得到干粉，是指將60-200目的高硅低鋁礦物原料 粉與燒堿溶液按照質(zhì)量比高硅低鋁礦物原料粉氫氧化鈉=1 0.8-1.5進(jìn)行配料，在 400-800°C加熱反應(yīng)，直到物料變成干粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的干粉溶解將燒堿堿熔得到的干粉 進(jìn)行溶解；溶解后，過濾，得到濾餅和濾液；濾餅中包含有部分氫氧化鋁，經(jīng)過洗滌以后，是 指將經(jīng)燒堿堿熔工藝段得到的干粉進(jìn)行溶解；溶解時(shí)控制溶液中Na20 > 250克/升；溶解 后，在4小時(shí)內(nèi)過濾；過濾后，濾餅用熱水洗滌至PH = 11。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氫氧化鋁溶出將干粉溶解得到的 濾餅用燒堿溶液進(jìn)行溶解，使氫氧化鋁溶解進(jìn)入溶液；溶解后，過濾，得到濾餅和濾液；濾 餅經(jīng)洗滌，是指將經(jīng)干粉溶解工藝段得到的濾餅，用燒堿溶液溶解；溶解時(shí)，加入的燒堿溶 液量按照濾餅與燒堿溶液混合后，溶液中摩爾比A1203 Na20 = 1 1.4-1. 6計(jì)算，控制溶 液中Na20濃度在230-250克/升之間，溫度110°C ；濾餅溶解后，過濾，得到的濾餅用熱水洗 滌至PH = 11。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的第一碳化將前面干粉溶解及氫氧 化鋁溶出兩道工序得到的濾液合并，進(jìn)行稀釋后，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第一次碳酸化處理， 是指將干粉溶解工藝段得到的濾液和氫氧化鋁溶出工藝段得到的濾液合并，先進(jìn)行稀釋， 再用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行第一次碳酸化處理；稀釋時(shí)，控制溶液中N^O的質(zhì)量百分比濃度 ^ 8.5% ；碳化時(shí)，溶液的起始溫度60-80°C，壓力0. 25-0. 3MP ；碳化終點(diǎn)溫度40°C、PH = 10.8-11。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的濾餅溶解將第一碳化得到的濾 餅，用燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃濾液進(jìn)行溶解，得到含有二氧化硅的鋁酸鈉 溶液，是指將第一碳化工藝段得到的濾餅用燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃濾液溶 解，得到粗鋁酸鈉溶液；濾餅溶解時(shí)，加入的燒堿溶液和后道濾液濃縮工序得到的濃濾液 量，按照濾餅溶解后溶液中A1203彡150克/升、Na20彡210克/升計(jì)算，溶解溫度110°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脫硅提純將濾餅溶解得到的含有 二氧化硅的鋁酸鈉溶液，添加生石灰或熟石灰并攪拌加熱，進(jìn)行脫硅處理，是指將濾餅溶解 工藝段得到的粗鋁酸鈉溶液中添加生石灰氧化鈣或熟石灰氫氧化鈣進(jìn)行脫硅處理；脫硅 時(shí)，氧化鈣用量6-8克/升，溫度100°C，時(shí)間1小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的濾液濃縮將稀釋水解得到的濾液， 加熱蒸發(fā)濃縮，得到濃溶液，是指將稀釋水解工藝段得到的濾液，加熱進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；濃縮 時(shí)，控制溶液中Na20濃度達(dá)到310克/升為濃縮終點(diǎn)。
全文摘要
利用高硅低鋁礦物原料生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉工藝方法。屬于鋁硅酸鹽礦物的化工開發(fā)利用方法。針對(duì)現(xiàn)有氧化鋁工業(yè)中拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和聯(lián)合法工藝都不能提取氧化鋁含量低于50％的高硅低鋁礦物原料中的氧化鋁的問題，本發(fā)明運(yùn)用燒堿法原理，采用燒堿堿熔工藝，通過燒堿堿熔-碳化-水解，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提取高硅低鋁礦物原料中95％的氧化鋁和90％的二氧化硅，生產(chǎn)氫氧化鋁和硅酸及碳酸鈉。工藝流程簡潔，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短；煙道氣中的二氧化碳、余熱及洗滌液的回收循環(huán)利用，使生產(chǎn)成本大幅度降低。產(chǎn)品適用于造紙、油墨、印染、醫(yī)藥、洗滌劑等行業(yè)；延伸開發(fā)的產(chǎn)品還可以用于石化、橡塑、電解鋁等行業(yè)。
文檔編號(hào)C01F7/02GK101857252SQ20091002932
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者劉慶玲 申請(qǐng)人:劉慶玲