脱硅剂及其在拜耳法粗液中的应用制造技术

本发明专利技术属于湿法冶金技术领域，公开了脱硅剂及其在拜耳法粗液中脱硅的应用。在铝酸钠溶液A中加入蛋白石、高岭石、硅酸钠中的至少一种，并加入NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种，反应一段时间后，反应浆料经固液分离，得到合成钠系脱硅剂。在铝酸钠溶液B中加入石灰乳进行反应，反应浆料经固液分离，得到合成钙系脱硅剂。首先在拜耳法粗液中加入合成钠系脱硅剂，进行一段脱硅，一段脱硅完成后，固液分离，得到的一段脱硅液中加入合成钙系脱硅剂，进行二段脱硅，实现拜耳法粗液的深度脱硅及氟、钒、硫和有机物等杂质的同步脱除；或者在拜耳法粗液中同时加入合成钠系脱硅剂以及合成钙系脱硅剂，实现拜耳法粗液的快速脱硅及氟、钒、硫和有机物等杂质的同步脱除。物等杂质的同步脱除。物等杂质的同步脱除。

【技术实现步骤摘要】
脱硅剂及其在拜耳法粗液中的应用


[0001]本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及氧化铝生产过程中铝酸钠溶液中硅的脱除和净化方法。

技术介绍

[0002]在拜耳法生产氧化铝过程中，铝酸钠溶液中的硅是最有害的杂质。一般情况下，铝酸钠溶液中的硅通常会以钠硅渣的形式析出，若其在铝酸钠溶液种分过程中析出，会影响到氧化铝产品的质量；若在其他生产工序析出，则容易使管道和设备器壁等处结疤，处理困难，严重影响生产的正常运行。所以在铝酸钠溶液种分之前必须采用有效的脱硅工艺，对于氧化铝产品要求较高的情况，则需要对铝酸钠溶液进行深度脱硅。目前已有的脱硅方法如下：（1）稀释脱硅国内一水硬铝石矿拜耳法溶出温度在260℃以上，溶出过程中一般会添加相当于矿石量10%左右的石灰，以消除钛矿物对铝溶出的阻滞作用和降低碱消耗。此外，过量的石灰可以促进在溶出完成后的稀释脱硅工艺的进行。稀释脱硅工艺是将一次赤泥洗水加入到溶出矿浆中调节苛性碱浓度至中等水平，然后在一定温度下保温一段时间以析出钠硅渣。事实上，稀释脱硅主要是利用溶液苛碱浓度和铝浓度降低后二氧化硅的平衡浓度下降，过饱和的二氧化硅易于析出实现脱硅；同时高温溶出过程中形成的钠硅渣和钙硅渣（即水化石榴石）可以充当脱硅晶种促进二氧化硅析出。但与此同时，在稀释脱硅过程中形成的脱硅产物会全部进入赤泥，造成氧化铝损失加大，并且使赤泥含碱增加，不利于赤泥的后续综合利用。
[0003]近年来，我国氧化铝工业对进口铝土矿的依赖程度越来越大，进口矿石占50~60%，以三水铝石矿为主。使用三水铝石矿生产氧化铝一般采用低温拜耳法工艺，溶出温度约150℃，且溶出过程不添加石灰，稀释脱硅工艺难以满足脱硅要求。
[0004]（2）添加晶种和石灰脱硅添加晶种可以避免水合铝硅酸钠（钠硅渣）晶核难于生成的困难，并增加结晶表面积，因而能提高脱硅速度和深度。关于晶种的作用机理，一般认为是基于结晶学的原理，晶种可提供活性点，促使二氧化硅过饱和溶液中硅酸根离子析出，从而使溶液中的硅从液相转移到固相中去除。在部分二氧化硅成为水合铝硅酸钠析出后，继续向溶液中添加石灰（或石灰乳）的脱硅过程，发生了如下主要反应：3Ca(OH)
2 + 2NaAl(OH)
4 + aq
ꢀ→ꢀ
3CaO
•
Al2O3•
6H2O + 2NaOH + aq。水合铝酸钙在生成过程中或生成后，可吸附固溶溶液中的硅酸根，生成水化石榴石：3CaO
•
Al2O3•
6H2O + xNa2SiO
3 + aq
ꢀ→ꢀ
3CaO
•
Al2O3•
xSiO2•
(6
‑
2x)H2O + 2xNaOH + aq。水化石榴石相比于钠硅渣而言，在铝酸钠溶液中的平衡溶解度更低，有着更好的稳定性。水化石榴石的生成，使得溶液中的硅浓度降低，随着石灰添加量的增加，脱硅精液的硅量指数可以达到1000~1200以上。
[0005]添加晶种进行脱硅时，由于钠硅渣的平衡溶解度较高（约0.2~0.3g/L）,因此对于
添加晶种形成钠硅渣的脱硅过程，其精液的硅量指数较低（约200~300）。添加石灰脱硅时，虽然生成水化石榴石的溶解度较小，可进一步提高精液硅量指数，但存在石灰添加量大，氧化铝损失大等缺点。因此，生产上常将两种方法联合进行二段脱硅，即第一段使尽可能多的二氧化硅成为钠硅渣析出并分离，第二段使剩余二氧化硅成为水化石榴石析出以进一步提高脱硅深度。
[0006]拜耳法粗液中除二氧化硅杂质外，还含有多种其它不利于生产进行或影响氧化铝产品质量的杂质，如氟、硫、钒和有机物等。在无钙溶出技术下，杂质氟会积累并析出NaF导致结疤；杂质硫会加速钢铁设备和管道的腐蚀、增加碱耗，并导致溶出后赤泥难以沉降等；杂质钒会影响晶种分解和后续电解铝生产过程；有机物杂质会导致浆料产生大量泡沫，导致设备有效容积减小，同时影响晶种分解和产品质量。在脱硅的同时顺带脱除或部分脱除这些杂质，有利于进一步提高氧化铝产品质量或减轻生产流程负担，对我国氧化铝工业具有重要意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术另辟蹊径，提供氧化铝生产过程中的脱硅剂以及其在拜耳法粗液中脱硅的应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术首先提供一种脱硅剂——合成钠系脱硅剂，通过以下方法制备得到：在铝酸钠溶液A中加入蛋白石、高岭石、硅酸钠中的至少一种，并加入NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种，反应一段时间后，反应浆料经固液分离，固相即为合成钠系脱硅剂。
[0009]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述铝酸钠溶液A的苛性比为1.35~4.0，苛性碱浓度为140~300g/L。
[0010]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，蛋白石、高岭石、硅酸钠中的至少一种的加入量与铝酸钠溶液A的固液比为5~30g/100mL。
[0011]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种的加入量（以Na2O计）与铝酸钠溶液A的固液比为0.5~3g/100mL。
[0012]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述反应的温度为90~160℃，反应时间为2~12h。
[0013]本专利技术也提供另一种脱硅剂——合成钙系脱硅剂，通过以下方法制备得到：在铝酸钠溶液B中加入石灰乳进行反应，反应浆料经固液分离，得到的固相即为合成钙系脱硅剂。
[0014]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述石灰乳的固含量为100~300g/L。
[0015]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述铝酸钠溶液B的苛性比为1.35~2.0，氧化铝浓度为70~150g/L，Na2CO3和/或Na2SO4的浓度以Na2O计为0~30g/L。
[0016]进一步地，所述石灰乳与铝酸钠溶液B的配料体积比为1：1~1：4。
[0017]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述反应的温度为50~110℃，时间为20~100min。
[0018]基于同样的专利技术构思，本专利技术提供上述合成钠系脱硅剂以及合成钙系脱硅剂在拜耳法粗液中脱硅的应用。
[0019]具体来说，本专利技术提供一种拜耳法粗液的脱硅方法，包括两段脱硅工艺：首先在拜耳法粗液中加入上述合成钠系脱硅剂，进行一段脱硅；一段脱硅完成后，在固液分离得到的脱硅精液中加入上述合成钙系脱硅剂，进行二段脱硅。
[0020]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述一段脱硅的反应温度为80~160℃。
[0021]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述一段脱硅中，合成钠系脱硅剂的加入量为：每1L拜耳法粗液中加入10~100g合成钠系脱硅剂。进一步优选合成钠系脱硅剂的粒度为100~600目。
[0022]进一步地，在本专利技术的部分优选实施方式中，所述一段脱硅的时间为2~10h。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成钠系脱硅剂，其特征在于，通过以下方法制备得到：在铝酸钠溶液A中加入蛋白石、高岭石、硅酸钠中的至少一种，并加入NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种，反应一段时间后，反应浆料经固液分离，固相即为合成钠系脱硅剂。2.如权利要求1所述的合成钠系脱硅剂，其特征在于，所述铝酸钠溶液A的苛性比为1.35~4.0，苛性碱浓度为140~300g/L；蛋白石、高岭石、硅酸钠中的至少一种的加入量与铝酸钠溶液A的固液比为5~30g/100mL；以Na2O计，NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种的加入量与铝酸钠溶液A的固液比为0.5~3g/100mL。3.如权利要求1或2所述的合成钠系脱硅剂，其特征在于，所述反应的温度为90~160℃，反应时间为2~12h。4.一种合成钙系脱硅剂，其特征在于，通过以下方法制备得到：在铝酸钠溶液B中加入石灰乳进行反应，反应浆料经固液分离，得到的固相即为合成钙系脱硅剂。5.如权利要求4所述的合成钙系脱硅剂，其特征在于，所述石灰乳的固含量为100~300g/L；所述铝酸钠溶液B的苛性比为1.35~2.0，氧化铝浓度为70~150g/L，Na2CO3和/或Na2SO4的浓度以Na2O计为0~30g/L；所述石灰乳与铝酸钠溶液B的配料体积比为1：1~...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志宏，戴小龙，王一霖，齐天贵，刘桂华，李小斌，周秋生，申雷霆，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：