本发明专利技术公开了一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺及装置，先将拜耳法氧化铝生产流程中的铝酸钠溶液作为苛化原液Ⅰ加入预苛化反应槽，然后加入石灰乳，搅拌反应，得到料浆Ⅰ，过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ，前者返回氧化铝生产流程，后者与苛化原液Ⅱ混合后加入苛化反应槽，搅拌反应，得到料浆Ⅱ，料浆Ⅱ经过滤得滤液Ⅱ和滤饼Ⅱ，前者返回氧化铝生产流程，后者经洗涤后直接外排赤泥堆场或综合利用。本发明专利技术的苛化效率高，不需要进行升温或降温操作，大大降低了能源消耗。
【技术实现步骤摘要】
一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺及装置
本专利技术涉及一种拜耳法氧化铝生产工艺的改进，具体涉及一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺及装置。属于氧化铝生产
技术介绍
拜耳法生产氧化铝过程中存在反苛化，即铝酸钠溶液中的苛性碱转化为碳酸钠的过程。反苛化不仅包括矿石及石灰添加剂中各种碳酸盐与铝酸钠溶液形成碳酸钠的过程，也包括腐植酸钠等有机物的分解和空气搅拌过程中带入CO2造成苛性碱转化为碳酸钠的过程，但在实际生产过程中各种原料中的碳酸盐是引起反苛化作用的主要原因。碳酸盐的反苛化对氧化铝生产的危害是多方面的：它使溶液部分苛性碱转化为碳酸钠，不利于矿石中氧化铝的溶出；溶液中碳酸钠浓度的升高，会引起溶液黏度升高导致赤泥沉降分离困难，并使种分过程分解率降低，碳酸钠在母液蒸发时析出还会降低蒸发换热器的传热效率，增加蒸发能耗，最为严重的是碳酸盐在溶出析出，造成生产中断。因此氧化铝生产过程必须设置碳酸钠排除与苛化工艺，以维持生产循环过程碳酸钠平衡。专利CN1868880A公开了一种拜耳法氧化铝生产的侧流苛化方法，用来代替蒸发排盐—苛化工艺，侧流苛化所用苛化原液为赤泥洗涤工序来的二次次洗液。该方法比蒸发排盐—苛化工艺具有流程短、能耗低等优点。但是该方法只能在二次/三次洗液等低浓度溶液中应用，苛化原液中碳酸钠量较少，不能满足氧化铝生产需要；而且随着反应的进行，Ca(OH)2颗粒表面会覆盖一些析出的Na2CO3的颗粒，这阻碍苛化反应的进行，苛化残渣中含量高，石灰效率低。并且苛化率低，约为25～35％。专利CN1323278A公开了一种氧化铝精炼厂拜耳液苛化的改进工艺，该工艺包括在一级反应器内，在受控的低至中温(70～80℃)和搅拌条件下，将石灰与铝酸盐离子在拜耳液中反应；以及二级反应器在温度100～180℃的受控条件下以使水铝钙石与拜耳液反应形成碳酸钙，从而获得苛化了的拜耳液。大幅提高石灰利用效率并尽量减少氧化铝损失。但是该方法需要对氧化铝工艺溶液进行降温(一级反应)和升温(二级反应)，造成氧化铝生产能源消耗增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺及装置。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，具体步骤如下：(1)预苛化：先将拜耳法氧化铝生产流程中的铝酸钠溶液作为苛化原液Ⅰ加入预苛化反应槽，然后加入石灰乳，搅拌反应，得到料浆Ⅰ，过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ，前者返回氧化铝生产流程，后者进入步骤(2)；(2)苛化：接着将滤饼Ⅰ与苛化原液Ⅰ等重量的苛化原液Ⅱ混合后加入苛化反应槽，搅拌反应，得到料浆Ⅱ，进入步骤(3)；(3)苛化渣处理：料浆Ⅱ经过滤得滤液Ⅱ和滤饼Ⅱ，前者返回氧化铝生产流程，后者经洗涤后直接外排赤泥堆场或综合利用。优选的，步骤(1)中，所述苛化原液Ⅰ选自以下的任一种：(1-A)赤泥洗涤的一次、二次或n次洗液，其中，n为≥1的整数，具体根据氧化铝生产实际需求确定，如碳酸钠苛化量、溶液浓度、温度等确定；(1-B)分解晶种洗涤的洗液；(1-C)产品氢氧化铝洗涤的洗液(强滤液或弱滤液)。优选的，步骤(1)中，所述石灰乳中有效CaO的重量含量为14～16％。优选的，步骤(1)中，搅拌反应温度为90～110℃，反应时间为5～60分钟，进一步优选为10～50分钟，更进一步优选为10～30分钟。温度的控制主要由苛化原液Ⅰ决定，无需特别调控；时间的控制使得苛化反应速度较快，苛化效率较高，能源消耗少。优选的，步骤(1)中，搅拌转速不低于30转/分钟，进一步优选为不低于80转/分钟，更进一步优选为不低于200转/分钟。优选的，步骤(1)中，石灰乳按照苛化原液Ⅰ和苛化原液Ⅱ中所含碳酸钠总摩尔量的0.5～1倍添加，进一步优选为0.7～0.9倍，更进一步优选为0.8倍。优选的，步骤(1)中，加入石灰乳的同时添加苛化助剂，所述苛化助剂为硼酸盐pH缓冲剂，进一步优选为偏硼酸钠或四硼酸钠；苛化助剂的添加量为100～1000ppm，进一步优选为200～700ppm，更进一步优选为300～500ppm。优选的，步骤(1)中，滤饼Ⅰ进入步骤(2)之前先利用95℃热水进行洗涤处理，洗水用于赤泥洗涤。优选的，步骤(2)中，所述苛化原液Ⅱ选自以下的任一种：(2-A)赤泥洗涤的一次、二次或n次洗液，其中，n≥1，具体根据氧化铝生产实际需求确定，如碳酸钠苛化量、溶液浓度、温度等确定；(2-B)蒸发排盐工序的盐(碳酸钠)溶解液。优选的，步骤(2)中，搅拌反应温度为90～110℃，反应时间为30～120分钟，进一步优选为40～90分钟，更进一步优选为50～70分钟。温度的控制主要由苛化原液Ⅱ决定，时间的控制使得Ca(OH)2反应完全，石灰效率较高。优选的，步骤(2)中，搅拌转速不低于30转/分钟，进一步优选为不低于80转/分钟，更进一步优选为不低于200转/分钟。优选的，步骤(2)中，搅拌反应之前还向苛化反应槽中添加苛化助剂，苛化助剂的添加量为100～1000ppm，进一步优选为200～700ppm，更进一步优选为300～500ppm。优选的，步骤(3)中，滤饼Ⅱ利用热水洗涤，过滤得滤液Ⅲ和滤饼Ⅲ，前者送往赤泥洗涤作为洗水，后者直接外排赤泥堆场，或作为电厂脱硫用脱硫剂实现综合利用，避免碳酸钙返回赤泥洗涤时发生反苛化。进一步优选的，苛化渣处理时采用两台转鼓过滤机作为过滤分离设备，分别用于过滤分离或洗涤。进一步优选的，苛化渣处理时采用一台平盘过滤机作为过滤分离设备，其平盘盘面分为分离区和洗涤区，分别实现过滤分离或洗涤。上述工艺对应的一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化装置，主要包括预苛化槽(3)和苛化槽(6)两部分，预苛化槽(3)的顶部和底部分别设有入口Ⅰ和出口Ⅰ，苛化槽(6)的顶部和底部分别设有入口Ⅱ和出口Ⅱ；其中，入口Ⅰ分别与苛化原液Ⅰ管道、石灰乳槽(1)连通，出口Ⅰ通过预苛化过滤机(5)与苛化槽(6)连通；预苛化过滤机(5)设有滤液Ⅰ出口和滤饼Ⅰ出口，前者与氧化铝生产工段连通，后者与苛化原液Ⅱ管道合并后连接至入口Ⅱ，出口Ⅱ与苛化过滤机(8)连接，苛化过滤机(8)设有滤液Ⅱ出口和滤饼Ⅱ出口，前者与氧化铝生产工段连通，后者外排赤泥堆场或转移至其他地方综合利用。优选的，所述预苛化槽(3)、苛化槽(6)的数量分别为n个，n为≥1的整数。优选的，所述石灰乳槽(1)与预苛化槽(3)之间设有石灰乳泵(2)，预苛化槽(3)与预苛化过滤机(5)之间设有预苛化泵(4)，苛化槽(6)与苛化过滤机(8)之间设有苛化泵(7)。优选的，该装置还包括苛化助剂槽(9)，入口Ⅰ、入口Ⅱ分别与苛化助剂槽(9)连通。进一步优选的，在入口Ⅱ与苛化助剂槽(9)之间设有苛化助剂泵(10)。优选的，该装置还包括热水管道，滤饼Ⅰ出口、滤饼Ⅱ出口分别与热水管道连接。本专利技术的有益效果：在常规苛化反应装置中，石灰与碳酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)预苛化：先将拜耳法氧化铝生产流程中的铝酸钠溶液作为苛化原液Ⅰ加入预苛化反应槽，然后加入石灰乳，搅拌反应，得到料浆Ⅰ，过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ，前者返回氧化铝生产流程，后者进入步骤(2)；/n(2)苛化：接着将滤饼Ⅰ与苛化原液Ⅰ等重量的苛化原液Ⅱ混合后加入苛化反应槽，搅拌反应，得到料浆Ⅱ，进入步骤(3)；/n(3)苛化渣处理：料浆Ⅱ经过滤得滤液Ⅱ和滤饼Ⅱ，前者返回氧化铝生产流程，后者经洗涤后直接外排赤泥堆场或综合利用。/n
【技术特征摘要】
1.一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(1)预苛化：先将拜耳法氧化铝生产流程中的铝酸钠溶液作为苛化原液Ⅰ加入预苛化反应槽，然后加入石灰乳，搅拌反应，得到料浆Ⅰ，过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ，前者返回氧化铝生产流程，后者进入步骤(2)；
(2)苛化：接着将滤饼Ⅰ与苛化原液Ⅰ等重量的苛化原液Ⅱ混合后加入苛化反应槽，搅拌反应，得到料浆Ⅱ，进入步骤(3)；
(3)苛化渣处理：料浆Ⅱ经过滤得滤液Ⅱ和滤饼Ⅱ，前者返回氧化铝生产流程，后者经洗涤后直接外排赤泥堆场或综合利用。
2.根据权利要求1所述的一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述苛化原液Ⅰ选自以下的任一种：
(1-A)赤泥洗涤的一次、二次或n次洗液，其中，n为≥1的整数；
(1-B)分解晶种洗涤的洗液；
(1-C)产品氢氧化铝洗涤的洗液。
3.根据权利要求1所述的一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，步骤(1)中，搅拌反应温度为90～110℃，反应时间为5～60分钟。
4.根据权利要求1所述的一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，步骤(1)中，搅拌转速不低于30转/分钟。
5.根据权利要求1所述的一种铝酸钠溶液中碳酸钠苛化工艺，其特征在于，步骤(1)中，石灰乳按照苛化原液Ⅰ和苛化原液Ⅱ中所含碳酸钠总摩尔量的0.5～1倍添加。
【专利技术属性】
技术研发人员：成林娟，罗春，胡林，
申请(专利权)人：湖南诺兰蒂尔环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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