一種高濃度鋁酸鈉溶液的深度凈化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高濃度鋁酸鈉溶液的深度凈化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁生產(chǎn)用循環(huán)母液溶出鋁土礦，得到鋁酸鈉溶液，溶出過(guò)程中鋁土礦的雜質(zhì)進(jìn)入溶液，經(jīng)長(zhǎng)期循環(huán)后溶液中的雜質(zhì)種類多(如無(wú)機(jī)物、有機(jī)物)、濃度相對(duì)較高。如:溶液中有機(jī)碳含量可達(dá) 15g/L，F(xiàn)e2O3 0.lg/L, S12 1.5g/L、Li 0.22g/L、Zn 0.lg/L。特別無(wú)機(jī)雜質(zhì)，由于生成沉淀量少，無(wú)法形成大顆粒沉淀，難以通過(guò)過(guò)濾除去，因而除去雜質(zhì)難度大。這些雜質(zhì)不僅使氧化鋁產(chǎn)品的純度降低、嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能，而且也使得種分分解率低、生廣成本增尚，更不能直接用于制備純度尚的含銷廣品，如尚白氛氧化銷、尚純氧化銷、尚品質(zhì)沸石等。對(duì)鋁酸鈉溶液進(jìn)行凈化可脫除部分雜質(zhì)，凈化方法按除去雜質(zhì)的種類可分為脫硅、除鋅、除鐵等。
[0003]常見(jiàn)的溶液凈化方法是加入石灰脫硅，使鋁酸鈉溶液中的硅生成溶解度極小的水化石榴石，溶液中Si02&度可達(dá)0.2g/L，溶液中鋁硅質(zhì)量比大于600，但在脫硅的同時(shí)，也使溶液中鈣濃度升高；還可在鋁酸鈉溶液中加入鋇鹽(如氫氧化鋇、鋁酸鋇等)脫硅，使硅生成硅酸鋇，同時(shí)除去溶液中硫酸根，但鋇鹽在鋁酸鈉溶液中溶解度大，因而在脫硅、除硫酸根的同時(shí)，會(huì)使溶液中鋇濃度顯著升高，因此加石灰脫硅不是較好的溶液凈化方法。常見(jiàn)的除鋅的方法主要是加入硫化鈉等，由于生成的硫化鋅粒度極細(xì)，結(jié)晶差，因而實(shí)際除鋅率較低。常見(jiàn)的除鐵方法，一是加入還原劑，利用二價(jià)鐵離子溶解度高的特點(diǎn)，使鐵較少進(jìn)入產(chǎn)品中；二是利用泡沫浮選的方法，除去溶液中的鐵。上述除鐵方法主要應(yīng)用于高鐵的鋁酸鈉溶液中，目的是在生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁時(shí)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0004]上述幾種鋁酸鈉溶液的凈化方法，雖對(duì)脫除特定雜質(zhì)有明顯的效果，但卻無(wú)法使溶液中其它雜質(zhì)均得到脫除或顯著減少。鋁酸鈉溶液的凈化不僅僅是石灰脫硅，除去溶液中的二氧化硅，還要除去鋁酸鈉溶液中的各種雜質(zhì)。經(jīng)循環(huán)的鋁酸鈉溶液溶解鋁土礦后的高氧化鋁濃度的鋁酸鈉溶液中雜質(zhì)種類多、雜質(zhì)離子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相互影響明顯，且金屬離子雜質(zhì)濃度低，鋁酸鈉溶液溫度較高，僅通過(guò)生成沉淀難以有效除去雜質(zhì)，因而鋁酸鈉溶液的深度凈化極其困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有鋁酸鈉溶液的凈化技術(shù)無(wú)法使溶液中各項(xiàng)雜質(zhì)均得到脫除從而深度凈化困難這一缺陷，提供一種鋁酸鈉溶液的深度凈化工藝，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種高濃度鋁酸鈉溶液的深度凈化工藝，步驟如下:
(O 一段溶液凈化:以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料，通入電場(chǎng)，加入氧化劑，含鐵等雜質(zhì)生成難溶沉淀并脫除有機(jī)物；然后加入石灰脫硅，生成水化石榴石，新生成的水化石榴石吸附上述雜質(zhì)，加入絮凝劑，進(jìn)一步脫除溶液中的鐵、硅和有機(jī)物，得到一段凈化溶液；加入氧化劑，使低價(jià)金屬離子氧化成高價(jià)金屬離子，有利于生成溶解度小、粒度極細(xì)的沉淀，同時(shí)將有機(jī)物氧化成無(wú)色的有機(jī)物或轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岣x子；基于沉淀表面帶負(fù)電荷，通入電場(chǎng)，有利于改變粒子間相互作用；在此過(guò)程中加入石灰或其它含鈣物質(zhì)，使溶液中二氧化硅生成水化石榴石、碳酸鈣，并同時(shí)作為吸附劑，吸附溶液中粒度極細(xì)的金屬離子生成的沉淀、有機(jī)物；再加入絮凝劑，沉降、過(guò)濾；
(2)二段溶液凈化:在一段凈化溶液中，加入沉淀劑，在溫度40~70°C下與溶液中鋅、鈣、鉛、銻、鋰、鎂等雜質(zhì)離子反應(yīng)生成不溶于水的沉淀，然后加入吸附劑，吸附上述雜質(zhì)，靜置后過(guò)濾，得到二段凈化液；
(3)深度過(guò)濾:將二段凈化液進(jìn)行深度過(guò)濾，過(guò)濾中墊入大孔陰離子樹(shù)脂，獲得高純鋁酸鈉溶液，高純鋁酸鈉溶液的鋁硅比大于600，F(xiàn)e離子濃度〈0.02g/L，Zn2+濃度〈0.02g/L，Ca2+濃度〈0.02g/L，Li + 濃度〈0.lg/L, Pb 離子、Cu 離子、Mg2+濃度〈0.02g/L，溶液在 500nm下吸光度〈0.2 ;
其中凈化渣、種分母液和洗液進(jìn)拜耳法系統(tǒng)。
[0007]所述步驟(I)中的電場(chǎng)為直流電，正極插入鋁酸鈉溶液，通過(guò)電橋連接負(fù)極，負(fù)極插入裝有稀氫氧化鈉溶液的瓶中，電壓1~20V，優(yōu)選2~5V，通電時(shí)間0~60min，優(yōu)選15?30mino
[0008]所述步驟(I)中的氧化劑為雙氧水、過(guò)氧化鈉或過(guò)硫酸鈉中的至少一種，加入量為0.l~20g/Lo
[0009]所述步驟(I)中的絮凝劑為含羥肟酸的絮凝劑或聚丙烯酰胺絮凝劑中的至少一種，加入量l~5mL/L，所述絮凝劑的重量濃度為1%。。
[0010]所述步驟(2)中的沉淀劑為磷酸鈉、氟化鈉、硫化鈉、碳酸鈉或氟硅酸中的至少兩種，加入量為0.2~20g/L，其中硫化鈉加入量0.l~5g/L,優(yōu)選為0.2-0.5g/L ;磷酸鈉加入量0.l~5g/L，優(yōu)選為0.5~lg/L ;氟化鈉加入量為0.l~10g/L，優(yōu)選為0.5~2g/L ;碳酸鈉加入量0.l~5g/L，優(yōu)選為0.1-1.0g/L ;氟硅酸加入量為0.l~10g/L，優(yōu)選為0.5~3g/L。
[0011]所述步驟(2)中的吸附劑為氧化鋁焙燒爐的煙塵、400~800°C煅燒的活性氧化鋁粉、活性碳中的一種或兩種混合物，加入量l~10g/L，優(yōu)選為l~3g/L。
[0012]所述步驟(3)中的深度過(guò)濾時(shí)先墊入大孔陰離子樹(shù)脂，然后放上定量濾紙或細(xì)孔〈10 μ m的濾布，趁熱過(guò)濾。
[0013]本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料，利用沉淀-吸附-絮凝的方法將溶液中膠體顆粒的難溶沉淀除去，并通過(guò)深度過(guò)濾，獲得純鋁酸鈉溶液，有利于制備低雜質(zhì)的氫氧化鋁或氧化鋁水合物，水化石榴石進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，吸附劑多次使用，因而無(wú)環(huán)境污染、且具有成本優(yōu)勢(shì)。(2)基于雜質(zhì)離子的氫氧化物溶解度小，且極少量沉淀不能生成可沉降、易過(guò)濾分離的粗粒子，需吸附在易分離物質(zhì)上過(guò)濾除去的原理，本發(fā)明首先將溶解度較大的Fe (OH)2轉(zhuǎn)化為Fe (OH) 3;由于生成膠體顆粒的沉淀帶負(fù)電荷，通入直流電，利用電泳原理，富集雜質(zhì)沉淀；并利用大量生成的脫硅渣(水化石榴石)吸附上述鐵雜質(zhì)等，同時(shí)氧化條件下分解有機(jī)物，使之轉(zhuǎn)化為碳酸鈉或其它小分子量的有機(jī)物，加入絮凝劑，變成絮團(tuán)，從而得到一段凈化溶液。(3)在一段凈化溶液中加入沉淀劑，生成硫化物、磷酸鹽、碳酸鹽、氟化物難溶沉淀，特別以復(fù)合物形式除去溶液中的鋰、沉淀法除去一段脫硅液中剩余的鈣，再加入易分離的吸附劑，吸附上述雜質(zhì)沉淀物，過(guò)濾除去上述雜質(zhì)，從而得到二段凈化溶液。(4)基于大孔陰離子樹(shù)脂對(duì)金屬陽(yáng)離子的吸附作用，對(duì)二段凈化溶液再深度過(guò)濾一次，除去溶液中的浮游物，進(jìn)一步減少溶液中的金屬離子，從而獲得深度凈化的鋁酸鈉溶液。(5)本發(fā)明工藝中的凈化渣進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)流程中，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，不會(huì)顯著增加成本，因?yàn)樯鲜鰞艋茄趸X生產(chǎn)流程中必要的，會(huì)在氧化鋁生產(chǎn)流程中發(fā)揮作用，產(chǎn)生效益。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明高濃度鋁酸鈉溶液進(jìn)行深度凈化的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面，將結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，在高濃度鋁酸鈉溶液中加入氧化劑，低價(jià)鐵雜質(zhì)反應(yīng)后，生成溶解度更小的氫氧化鐵等，通入直流電，電壓5V，正極富集氫氧化鐵等膠體粒子，高溫下附聚長(zhǎng)粗；剩余的氧化劑可氧化有機(jī)物，不僅起脫色作用，而且可將部分有機(jī)物氧化成碳酸鈉；加入石灰后，生成水化石榴石，既進(jìn)行脫硅，新生成的產(chǎn)物又能吸附溶液中的雜質(zhì)；再加入絮凝劑，通過(guò)含鈣物質(zhì)強(qiáng)化絮團(tuán)生成，從而有利于過(guò)濾和除雜。得到的凈化渣主要是含雜質(zhì)的水化石榴石，可在濃堿高溫下溶解，回收其中氧化鋁，并替代部分石灰，從而構(gòu)成溶液一段凈化工藝。在一段凈化液中加入沉淀劑，在鋁酸鈉溶液中生成硫化鋅、磷酸鈣、碳酸鈣、硫化鉛、氟化鋰或氟硅酸鋰等難溶化合物，再加入吸附劑，吸附上述難溶化合物，過(guò)濾，構(gòu)成溶液二段凈化工藝。將二段凈化后溶液趁熱進(jìn)行深度過(guò)濾，一方面進(jìn)一步除去其中浮游物，另一方面利用大孔陰離子樹(shù)脂吸附部分金屬離子，進(jìn)一步凈化溶液，從而構(gòu)成鋁酸鈉溶液深度凈化工藝。
[0017]實(shí)施例1
本實(shí)施例的高濃度鋁酸鈉溶液的深度凈化工藝如下:
(1)一段溶液凈化:取工業(yè)高濃度鋁酸鈉溶液，堿濃度(以Na2O計(jì))、氧化鋁濃度分別為150g/L