专利名称：一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法
技术领域：
一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法，涉及氧化铝生产方法。
背景技术：
在烧结法氧化铝生产中，现有的通常为常压预脱硅-中压压煮脱硅-加石灰乳深度脱硅的三段脱硅工艺。熟料溶出过程中β-2CaO·SiO2被碱液分解，使SiO2进入溶液，以至粗液中含有SiO25～6g/l，硅量指数20～30，这些SiO2是不稳定的，在分解过程中大部分析出进入氢氧化铝，影响产品质量，必须设立单独的脱硅工序对粗液进行脱硅处理，以得到满足分解工序要求的精制铝酸钠溶液。铝酸钠溶液脱硅过程的实质就是使溶液中的SiO2转变为溶解度很小的化合物沉淀析出。脱硅方法可分为两类一类是使SiO2成为水合铝硅酸钠而析出，另一类是使大部分SiO2成为水合铝硅酸钠析出后，再使其余SiO2成为水化石榴石进一步析出的深度脱硅。
在烧结法氧化铝生产中，采用较多的脱硅方式为三段脱硅工艺首先通过粗液加入硅渣晶种在温度95～100℃、晶种量50～70g/l、脱硅原液αK1.45～1.52、脱硅时间3～4小时的条件下进行粗液预脱硅，使铝酸钠溶液硅量指数达到80～100，再在温度150～160℃、脱硅时间45分钟的条件完成中压压煮脱硅，使铝酸钠溶液硅量指数达到400～450，浆液液固分离后，溶液在温度95℃、fCaO5～7g/l、脱硅时间1～2小时的条件下完成加石灰乳深度脱硅，使铝酸钠溶液硅量指数达到600以上。该工艺存在如下不足一是生产工艺流程复杂，二是中压压煮脱硅工艺的实施使氧化铝生产过程中能耗、汽耗大幅增加。
发明内容
本发明的目的就是针对烧结法氧化铝生产三段脱硅工艺技术所存在的不足，提供一种工艺流程简单、工艺能耗降低的两段脱硅的烧结法铝酸钠溶液脱硅方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法，其特征在于脱硅过程为将粗液常压脱硅后的硅渣浆液经过滤机进行固液分离后的硅渣与种分蒸发母液混合成为L/S3～4的浆液，在球磨机中加入钢球磨制8～10分钟，完成硅渣的表面更新后进行分离，分离后的溶液送种分分解或深度脱硅；将分离后的表面更新处理的硅渣做晶种，在温度98～105℃、活化硅渣晶种量80～100g/l、脱硅原液αK1.45～1.52、脱硅时间4～5小时的条件下进行常压脱硅；再将常压脱硅浆液固液分离后，固体硅渣与种分蒸发母液混合送球磨机完成硅渣表面更新作脱硅晶和；分离后的溶液分为两股流一股流送种分分解，另一股流在温度95～98℃、有效CaO含量为fCaO7～8g/l、脱硅时间1～2小时的条件下加石灰乳深度脱硅，浆液固液分离，溶液送碳分，硅渣送烧结法配料。
烧结法钠硅渣表面更新工艺的机理在于首先，在脱硅过程中，添加硅渣做晶种避免了铝硅酸钠晶核难以形成的困难，并增加结晶面积，达到提高脱硅效率的目的。硅渣经过磨制后粒度减小，比表面积增大，从而使预脱硅效率显著提高。这是因为加入的晶种作为晶核使铝酸钠溶液中的水合铝硅酸钠分子被吸附于晶核活性表面上析出，晶种粒度越细，晶核的表面积越大，脱硅速度越快；同时，在脱硅过程中，添加同样种子量的情况下，单位体积的磨细表面更新活化硅渣中晶核数量增多，晶种总表面积增大，有利于脱硅反应的进行，从而提高脱硅深度。因此，与原有脱硅工艺相比较，采用磨细活化的硅渣做晶种进行常压脱硅，能够使脱硅后溶液的硅量指数从活化前的80～100提高到300以上。
另外，硅渣表面更新活化后与原硅渣相比，硅渣物相组成基本不变，但其中的钠硅渣相减少，水化石榴石相增加。这是因为在活化钠硅渣中有存在大量的水化石榴石，由于水化石榴石是以尚未反应的Ca(OH)2为核心，以没有结合溶液中SiO2的铝酸钙为内壳，以水化石榴石为外壳的固溶体颗粒，在硅渣表面更新活化处理过程中，水化石榴石固溶体被破离成水化石榴石、铝酸钙或Ca(OH)2，铝酸钙或Ca(OH)2又迅速与活化处理所用的溶液介质中的SiO2生成水化石榴石固溶体，使溶液中SiO2含量急剧降低，由于水合铝硅酸钠和水化石榴石溶解度相差很大，水合铝硅酸钠又迅速溶解，即溶液中同时进行着脱硅和水合铝硅酸钠溶解两个过程，直至溶液中SiO2浓度达到新的平衡。
在钠硅渣表面更新活化过程中，采用的溶液介质不同，对活化后钠硅渣物相组成有一定影响。在研究中通过对不同介质如钠硅渣沉降槽溢流、种分蒸发母液等活化后做晶种预脱硅效果比较，确定以αk较高的种蒸母做溶液介质处理钠硅渣时，活化后硅渣中不存在铝酸钠溶液发生自分解，避免了Al(OH)3进入渣相。
本发明的方法，采用常压脱硅-加石灰乳深度脱硅的两段脱硅工艺，其特征在于采用表面更新工艺活化处理的硅渣做晶种，在温度98～105℃、活化晶种量80～100g/l、脱硅原液αK1.45～1.52、脱硅时间4～5小时的条件下进行常压脱硅，此时溶液的硅量指数达到300以上，能够满足种分精液的要求。将常压脱硅浆液固液分离后，硅渣与种分蒸发母液混合磨制完成硅渣表面更新；分离后的溶液分为两股流，一股送种分分解，另一股在温度95～98℃、fCaO5～7g/l、脱硅时间1～2小时的条件下进行加石灰乳深度脱硅，溶液的硅量指数达到600以上，能够满足碳分精液的要求。本发明的方法流程简单、工艺能耗降低的两段脱硅的烧结法铝酸钠溶液脱硅方法。
具体实施例方式
一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法，脱硅时是将粗液常压脱硅后的硅渣浆液经过滤机进行固液分离后的硅渣与种分蒸发母液混合成为L/S3～4的浆液，在球磨机中加入钢球磨制8～10分钟，完成硅渣的表面更新后进行分离，分离后的溶液送种分分解或深度脱硅；将分离后的表面更新处理的硅渣做晶种，在温度98～105℃、活化硅渣晶种量80～100g/l、脱硅原液αK1.45～1.52、脱硅时间4～5小时的条件下进行常压脱硅；再将常压脱硅浆液固液分离后，固体硅渣与种分蒸发母液混合送球磨机完成硅渣表面更新；分离后的溶液分为两股流一股流送种分分解，另一股流在温度95～98℃、有效CaO含量为fCaO7～8g/l、脱硅时间1～2小时的条件下加石灰乳深度脱硅，浆液固液分离，溶液送碳分，硅渣送烧结法配料。
实施例11、原料硅渣平均粒度26.3μm、比表面积0.284m2/g烧结法粗液Al2O3128g/l、硅量指数222、控制工艺技术条件(1)硅渣表面更新硅渣与种分蒸发母液混合浆液L/S4球磨磨制配球量3.0Kg/L混合浆液球磨磨制时间10min(2)一段常压脱硅温度102℃晶种量90g/l脱硅原液αK1.45脱硅时间4小时(3)二段加石灰乳深度脱硅温度97℃
温度97℃fCaO6g/l脱硅时间2小时3、技术经济指标(1)表面更新后硅渣粒度12.33μm比表面积0∶575m2/g(2)一段常压脱硅Al2O3121g/l、硅量指数305(3)二段加石灰乳深度脱硅Al2O3114g/l、硅量指数605实施例21、原料硅渣平均粒度26.3μm、比表面积0.284m2/g烧结法粗液Al2O3128g/l、硅量指数222、控制工艺技术条件(1)硅渣表面更新硅渣与种分蒸发母液混合浆液L/S3.5球磨磨制配球量3.5Kg/L混合浆液球磨磨制时间10min(2)一段常压脱硅温度105℃晶种量100g/l脱硅原液αK1.45脱硅时间5小时(3)二段加石灰乳深度脱硅温度97℃fCaO8g/l脱硅时间1小时3、技术经济指标(1)表面更新后硅渣粒度10.75μm比表面积0.581m2/g(2)一段常压脱硅AO119g/l、硅量指数314(3)二段加石灰乳深度脱硅Al2O3112g/l、硅量指数612实施例31、原料硅渣平均粒度26.6m、比表面积0.284m2/g
2、控制工艺技术条件(1)硅渣表面更新硅渣与种分蒸发母液混合浆液L/S3球磨磨制配球量3.5Kg/L混合浆液球磨磨制时间8min(2)一段常压脱硅温度98℃晶种量80g/l脱硅原液αK1.52脱硅时间5小时(3)二段加石灰乳深度脱硅温度98℃fCaO7g/l脱硅时间2小时3、技术经济指标(1)表面更新后硅渣粒度10.55μm比表面积0.581m2/g(2)一段常压脱硅AO119g/l、硅量指数314(3)二段加石灰乳深度脱硅Al2O3112g/l、硅量指数612。
权利要求
1.一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法，其特征在于脱硅过程为将粗液常压脱硅后的硅渣浆液经过滤机进行固液分离后的硅渣与种分蒸发母液混合成为L/S3～4的浆液，在球磨机中加入钢球磨制8～10分钟，完成硅渣的表面更新后进行分离，分离后的溶液送种分分解或深度脱硅；将分离后的表面更新处理的硅渣做晶种，在温度98～105℃、活化硅渣晶种量80～100g/l、脱硅原液αK1.45～1.52、脱硅时间4～5小时的条件下进行常压脱硅；再将常压脱硅浆液固液分离后，固体硅渣与种分蒸发母液混合送球磨机完成硅渣表面更新作脱硅晶种；分离后的溶液分为两股流一股流送种分分解，另一股流在温度95～98℃、有效CaO含量为fCaO7～8g/l、脱硅时间1～2小时的条件下加石灰乳深度脱硅，浆液固液分离，溶液送碳分，硅渣送烧结法配料。
全文摘要
一种烧结法铝酸钠溶液脱硅方法，涉及一种烧结法生产氧化铝过程中常压脱硅—加石灰乳深度脱硅的两段脱硅中脱硅渣表面更新及脱硅方法。其特在于首先将硅渣与种分蒸发母液混合后磨制完成硅渣的表面更新，再采用表面更新工艺处理的硅渣做晶种，在温度98～105℃、活化硅渣晶种量80～100g/l、脱硅原液α
文档编号C01F7/47GK1775689SQ20051012401
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者韩敏, 刘伟, 李太昌, 赵东峰, 权昆, 韩黎明, 吴长河 申请人:中国铝业股份有限公司