專利名稱：處理高硅鋁礦物料用苛性堿液的循環(huán)利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從高硅鋁礦物料中分離提取二氧化硅的工藝方法，特別是涉及一種使用苛性堿液從高硅鋁礦物料中分離提取二氧化硅后，將使用的苛性堿液進(jìn)行高效循環(huán)利用的方法。
背景技術(shù)：
我國是世界氧化鋁生產(chǎn)量最大的國家，年產(chǎn)量超過3000萬噸，約占全球氧化鋁年產(chǎn)量的五分之二。但是，我國的鋁土礦資源并不豐富，基礎(chǔ)儲量約23億噸，人均占有量僅為世界人均平均值的7%。我國鋁土礦不僅少，且品質(zhì)差，絕大部分為鋁硅比平均值5左右的一水硬鋁石鋁土礦，難處理，不適宜用單純拜耳法提取氧化鋁。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國氧化鋁產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，短短6年時間內(nèi)，氧化鋁產(chǎn)能就增長了 5倍多，導(dǎo)致我國鋁土礦資源供給不足，大量需要進(jìn)口。僅2008年，進(jìn)口鋁土礦量就達(dá)2200萬噸。氧化鋁產(chǎn)能的猛增也導(dǎo)致我國鋁土礦開采量倍增，礦山資源保有量銳減，礦石品質(zhì)不斷下降，氧化鋁生產(chǎn)成本不斷提高。鋁礦資源短缺及品質(zhì)下降已成為我國鋁工業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展面臨的重大緊迫問題。進(jìn)入本世紀(jì)以來，我國政府大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，興起了以粉煤灰、煤矸石、低鋁硅比鋁土礦等固體廢棄物綜合利用技術(shù)開發(fā)研究的熱潮，以求彌補(bǔ)我國鋁礦資源的短缺，其中高鋁粉煤灰的資源化利用和低鋁比鋁土礦的有效利用成為熱點。高鋁粉煤灰是一種特殊的鋁資源，其氧化鋁含量達(dá)37 48%，二氧化硅含量為40 52% ;產(chǎn)出高鋁粉煤灰原煤所伴生的煤矸石的化學(xué)成分與高鋁粉煤灰化學(xué)組分相同；低品位鋁土礦氧化鋁含量大都在50%以上，二氧化硅含量13 20%。目前，使用傳統(tǒng)的堿法不能經(jīng)濟(jì)有效地自這些鋁資源中提取氧化鋁。因為除去二氧化硅就要消耗掉等量的氧化鋁。因此，必須盡可能地在提鋁前去除礦物中的二氧化硅，達(dá)到富集礦物中氧化鋁提高其鋁硅比的目標(biāo)。采用選礦工藝可以有效提高鋁土礦的鋁硅比，但排出的廢礦量大，鋁資源有效利用率不高。而且選礦工藝無法處理高鋁粉煤灰、煅燒煤矸石粉類等高硅鋁礦物料。過去采用化學(xué)工藝處理高硅鋁礦物料以除去其中的二氧化硅，多采用大液固比工藝流程，苛性堿液的用量一般為固體量的數(shù)倍甚至十多倍，液固分離出的濾液中二氧化硅濃度低，且含有一些鋁酸鈉，很難利用，通常用加入過量石灰的辦法去除溶液中的二氧化硅和氧化鋁，達(dá)到凈化溶液、實現(xiàn)堿液循環(huán)使用的目的。過程中堿液用量大，效率低，由于得到的固相為廢棄物，因此，脫硅過程雖然提高了物料的鋁硅比，但工藝復(fù)雜、消耗大，各種消耗直接進(jìn)入氧化鋁成本，導(dǎo)致產(chǎn)品成本過高，企業(yè)無利可圖，所以，難以得到工業(yè)化推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理高硅鋁礦物料用苛性堿液的循環(huán)利用方法，該方法簡單易行，節(jié)能降耗減排優(yōu)勢明顯。本發(fā)明的處理高硅鋁礦物料用苛性堿液的循環(huán)利用方法是直接向由苛性堿液浸取高硅鋁礦物料生成的硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉晶種，控制降溫速率為3 6°C /小時，降溫至溶液中二氧化硅含量< 10g/L，析出帶結(jié)晶水的偏硅酸鈉結(jié)晶，液固分離，得到的濾液作為苛性堿液返送堿浸工序循環(huán)使用。其中，所述的高硅鋁礦物料是二氧化硅含量38 52wt%、氧化鋁含量37 48wt%的高鋁粉煤灰；或是經(jīng)950 1100°C煅燒并研磨成-80目的矸石粉；或是經(jīng)1000 1200°C高溫煅燒并研磨成-80目的鋁硅比彡4的低鋁硅比鋁土礦粉。本發(fā)明用于浸取高硅鋁礦物料的苛性堿液的氫氧化鈉濃度為20 60wt%，浸取得到的硅酸鈉溶液的模數(shù)在0. 3 I. 05之間。本發(fā)明中，向硅酸鈉溶液中添加的偏硅酸鈉晶 種可以是五水偏硅酸鈉晶種或九水偏硅酸鈉晶種，偏硅酸鈉晶種的添加量為硅酸鈉溶液重量的0. 5 lwt%。具體地，當(dāng)向硅酸鈉溶液中添加五水偏硅酸鈉晶種時，在硅酸鈉溶液溫度50 55°C時添加；向硅酸鈉溶液中添加九水偏硅酸鈉晶種時，在硅酸鈉溶液溫度28 30°C時添加。本發(fā)明用苛性堿液浸取高硅鋁礦物料中的二氧化硅并液固分離后，得到低模數(shù)硅酸鈉溶液，通過添加適量的晶種，控制降溫結(jié)晶速度，再液固分離去除苛性堿液中的固含，濾液便可直接送回到堿浸工序循環(huán)使用。其中，獲得的固含(偏硅酸鈉晶體)可用來生產(chǎn)各種硅酸鹽、沸石及白炭黑等產(chǎn)品，高硅鋁礦物料去除二氧化硅后的物料(濾渣)可用來生產(chǎn)氧化鋁。采用本發(fā)明方法處理高硅鋁礦物料，不僅可以簡單易行地實現(xiàn)高硅鋁礦物料中硅鋁氧化物的有效分離，且直接從該過程中制備出了附加值高、市場前景好的產(chǎn)品；與此同時還節(jié)省了大量生石灰，節(jié)能降耗減排優(yōu)勢和潛力很大，因此將對高鋁粉煤灰、煤矸石及低鋁硅比鋁土礦類高硅鋁資源的資源化利用起到重要的技術(shù)支撐作用。
具體實施例方式實施例I
將SiO2含量48. 5wt%, Al2O3含量41. 2wt%的高鋁粉煤灰與25wt%的NaOH溶液按照1.2 I的液固質(zhì)量比在反應(yīng)器中相混成漿，向反應(yīng)器夾套中通入蒸汽，間接加熱使反應(yīng)物料溫度達(dá)到120°C，反應(yīng)15分鐘后，用溫度> 38°C的熱水將其稀釋，液固分離得到模數(shù)為
0.6的硅酸鈉溶液。將得到的硅酸鈉溶液泵送到結(jié)晶槽中，在52°C下加入占溶液重量0. 5wt%的五水偏硅酸鈉晶種，控制降溫速率為4°C /小時，待溶液溫度降至33°C，溶液中的二氧化硅含量< 10g/L時，進(jìn)行液固分尚。得到的濾液為NaOH濃度20wt%左右的苛性堿液，可直接送回堿浸工序配堿使用。得到的濾餅即為五水硅酸鈉產(chǎn)品。實施例2
將來自煤矸石電廠的，經(jīng)歷了 1000°c高溫煅燒的SiO2含量45wt%，Al2O3含量39wt%的矸石灰與20wt%的NaOH溶液按照I. 2 : I的液固質(zhì)量比在反應(yīng)器中混拌為漿，向反應(yīng)器夾套中通入蒸汽，間接加熱使反應(yīng)物料溫度達(dá)到105°C，反應(yīng)10分鐘后，稀釋過濾，得到模數(shù)為0. 55的硅酸鈉溶液。
將硅酸鈉溶液泵送至結(jié)晶槽，于50°C下加入占溶液重量0. 6wt%的五水偏硅酸鈉晶種，控制降溫速率為4°C /小時，待溶液溫度降至33°C，溶液中的二氧化硅含量< 10g/L時，進(jìn)行液固分尚。得到的濾液為NaOH濃度17wt%左右的苛性堿液，可直接送回堿浸工序配堿使用；得到的濾餅即為五水硅酸鈉產(chǎn)品。實施例3
將鋁硅比為2. 8的鋁土礦在1050°C下煅燒，然后研磨至-80目，在反應(yīng)器中與20被％的NaOH溶液按液固質(zhì)量比2 I配漿，用蒸汽間接加熱使物料升溫至110 115°C反應(yīng)12分鐘，稀釋過濾，得到模數(shù)為0. 43的硅酸鈉溶液。將硅酸鈉溶液泵送至結(jié)晶槽，30°C下添加溶液重量0. 6wt%的九水偏硅酸鈉晶種， 控制降溫速率為3°C /小時，待溶液溫度降至23°C，溶液中的二氧化硅含量< 8g/L時，進(jìn)行液固分離。得到的濾液為NaOH濃度17wt%左右的苛性堿液，可直接送回堿浸工序配堿使用；得到的濾餅即為九水硅酸鈉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種處理高硅鋁礦物料用苛性堿液的循環(huán)利用方法，其特征在于直接向由苛性堿液浸取高硅鋁礦物料生成的硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉晶種，控制降溫速率為3 6°C /小時，降溫至溶液中二氧化硅含量< 10g/L，析出帶結(jié)晶水的偏硅酸鈉結(jié)晶，液固分離，得到的濾液作為苛性堿液返送堿浸工序循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的高硅鋁礦物料是二氧化硅含量38 52wt%、氧化鋁含量37 48wt%的高鋁粉煤灰；或是經(jīng)950 110(TC煅燒并研磨成-80目的矸石粉；或是經(jīng)1000 1200°C高溫煅燒并研磨成-80目的鋁硅比彡4的低鋁硅比鋁土礦粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述用于浸取高硅鋁礦物料的苛性堿液的氫氧化鈉濃度為20 60wt%，浸取得到的硅酸鈉溶液的模數(shù)在O. 3 I. 05之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于偏硅酸鈉晶種的添加量為硅酸鈉溶液重量的 O. 5 lwt%0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的偏硅酸鈉晶種為五水偏硅酸鈉晶種或九水偏硅酸鈉晶種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于在娃酸鈉溶液溫度50 55°C時，向娃酸鈉溶液中添加五水偏硅酸鈉晶種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在硅酸鈉溶液溫度28 30°C時，向硅酸鈉溶液中添加九水偏硅酸鈉晶種。
全文摘要
一種處理高硅鋁礦物料用苛性堿液的循環(huán)利用方法，是直接向由苛性堿液浸取高硅鋁礦物料生成的硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉晶種，控制降溫速率為3～6℃/小時，降溫至溶液中二氧化硅含量≤10g/L，析出帶結(jié)晶水的偏硅酸鈉結(jié)晶，液固分離，得到的濾液作為苛性堿液返送堿浸工序循環(huán)使用。本發(fā)明特別適合于處理高鋁粉煤灰、煅燒煤矸石和低鋁硅比鋁土礦類物料提取二氧化硅使用的苛性堿液的循環(huán)使用，工藝過程簡單，堿液循環(huán)使用效率高，徹底改變了過去低品位鋁土礦脫硅過程只排廢物、無效益，只增加提取氧化鋁成本的狀況。
文檔編號C01B33/32GK102701228SQ20121016694
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者秦晉國 申請人:朔州市潤澤投資發(fā)展有限公司