专利名称：废硅渣和废碱水生产层状二硅酸钠的方法
技术领域：
本发明属于化工废料再利用技术领域，具体涉及一种以废硅渣和废碱水为 原料生产层状二硅酸钠的生产方法。
技术背景全国年产氧氯化锆20万吨，产硅渣17万吨，废碱水350-400万吨，目前国 内的处理方法主要是1、 废碱水30%被利用，生产偏硅酸钠或造纸，70%以酸中和后排放为主。2、 硅渣因其含杂质较多，约20%被利用生产附加值较低的偏硅或低档 白炭黑，利润较低。目前主要以填埋为主要处理手段，即污染环境，又浪费资 源。3、 硅渣和废碱水以溶液结晶法生产五水偏硅酸钠，此工艺过程中锆渣未 被充分利用，而且工艺复杂，成品纯度低，因此未形成工业化生产。 发明内容本发明的目的是为了简化工艺流程，充分利用锆渣，提高成品纯度而发明 的一种以利用氧氯化锆生产过程产生的废硅渣和废碱水为原料生产层状二硅酸 钠的方法。本发明的目的是这样实现的本发明包括下列步骤A、 用生产氧氯化锆的含Na20 6-10%、 Si02 1%-3%的废碱液与含Si02 15-25。/。的废硅渣按一定重量比Na20: Si02=l: 1投入反应釜中，密闭加热，控 制反应温度为100-150°C，反应时间为5-12小时，B、 检测硅钠摩尔比Si02: Na2O=0.95-1.05时，加入浓度为0.005%-0.015% 的改性阳离子聚丙乙烯酰胺0.5%-0.15% 、木炭粉0.5%%-1.5%进行物理反应，将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附，C、 将以上反应料液放入沉降槽中，温度降至60-8(TC时，用板式压滤机压滤， 得滤渣返回锆盐生产系统，滤液为硅酸钠溶液，D、 将C中所得滤液(硅酸钠)加入烧碱和泡化碱进行调模反应，浓縮调整 模数为1. 9-2. 1，控制固含量为45-60%,F、 将E中物料经150-35(TC喷雾干燥，得无定性粉状二硅酸钠，G、 将F所得物料在600-85(TC煅烧结晶得层状二硅酸钠，H、 将G所得物料再粉碎、筛分得成品。其中步骤A中投入反应釜中的Si02即包括废硅渣中15%-25%的Si02还包括 废碱液中含1%-3%的Si02。硅钠摩尔数比的检测方法如下 氧化钠(Na20)的测定 因为Na2Si03溶液呈碱性，所以用甲斟橙为指示剂，以盐酸标准溶液滴 定 Na2S03+2HCl+H20—H4Si04+2NaCl根据消耗盐酸标准溶液的ml数，计算氧 化钠的百分含量；所需试剂:O. 1%甲斟橙指示剂水溶液，0. 1N盐酸标准液 分析方法:准确称取试样l克左右，置于250ml锥形瓶中，加100ml刚煮沸 后冷却的水使其溶解，加入1 2滴0. 1%甲基橙指示剂，用0. IN盐酸标准溶液滴 定至溶液由黄色变为橙色。计算公式阪20%二5~一X，6/°式中N—盐酸标准溶液的当量浓度，V—滴定时消耗盐酸标准溶液的ml 数，G—试样重量(克)，0.03099—氧化钠的mg当量。二氧化硅的测定用二氧化硅快速测定仪测出Si02的百分含量硅钠化(模样)的计算 硅钠比(模数)二^^作为本发明生产的原料废渣液由氧氯化锆生产过程所产生的废硅渣和废碱水提供， 一方面降低了生产成本，同时也解决了废硅渣与废碱水反应生产液体 硅酸钠的技术难题，解决了硅渣杂质含量高不易被利用的难题，达到了废渣废 液利用的同时，避免了环境污染。本发明以废硅渣和废碱水为原料，锆渣可重复利用，降低了生产成本，而 且产品纯度高、性能稳定、品质好，生产工艺简便适合于规模化工业生产。
图l为本发明工艺流程图。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括密闭加热、沉淀聚合吸附压滤、喷雾干燥、高温 结晶、粉碎工序，具体工序步骤如下-用生产氧氯化锆的含Na20 6-10%、 Si02 1%-3%的废碱液与含Si02 15-25% 的废硅渣按一定重量比Na20: Si02=l: l投入反应釜中，密闭加热，控制反应 温度为100-150°C，反应时间为5-12小时，检测硅钠摩尔比Si02: Na20= 0.95-1.05时，加入浓度为0.005%-0.015%的改性阳离子聚丙乙烯酰胺 0.5%-0.15%、木炭粉0.5%°/。-1.5%进行物理反应，将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合 吸附，将以上反应料液放入沉降槽中，温度降至60-8(TC时，用板式压滤机压滤， 得滤渣返回锆盐生产系统，滤液为硅酸钠溶液，将所得硅酸钠滤液加入烧碱和泡化碱进行调模反应，浓縮调整模数为1.9-2.1，控制固含量为45-60%时，经 150-35(TC喷雾干燥，得无定性粉状二硅酸钠，将无定性粉状二硅酸钠在600-850 。C煅烧结晶得层状二硅酸钠，将层状二硅酸钠再粉碎、筛分得成品。废硅渣和废碱液反应，可以在120'C-13(TC温度下加热7-10小时制取硅酸 钠混合溶液，检测硅钠摩尔比Si02: Na20 = 0.98-1.03时加入浓度为 0.008%-0.012%的改性阳离子聚丙乙烯酰胺0.8%-1.2°/。、木炭粉0.8%%-1.2°/。进行 物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附，送入沉降槽中，温度降至65'C-75 °C,将氧化物杂质用板式压滤机压滤所得滤渣返回锆盐生产系统，滤液加入烧 碱和泡化碱进行调模反应，浓缩调整模数为1.95-2.05，控制固含量为50-55%， 经200-30(TC喷雾干燥，得无定性粉状二硅酸钠，无定性粉状二硅酸钠在650°C -80(TC煅烧结晶得层状二硅酸钠。废硅渣和废碱液反应，还可以在125"C温度下加热9小时制取硅酸钠混合溶 液，步骤B中检测硅钠摩尔比Si02: Na20=l时浓度为0.01的改性阳离子聚 丙乙烯酰胺1%、木炭粉1%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附， 送入沉降槽中，温度降至70°C，将氧化物杂质用板式压滤机压滤所得滤渣返回 锆盐生产系统，滤液加入烧碱和泡化碱进行调模反应，浓縮调整模数为2,控制 固含量为55%，经25(TC喷雾干燥，得无定性粉状二硅酸钠，无定性粉状二硅酸 钠在75(TC煅烧结晶得层状二硅酸钠。实施例1将含Na206-10。/。， Si02 1-3°/。的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02=l: l投入反应釜中，在1(KTC高温下密闭加热5小时反应， 制得模数为0. 95的硅酸钠溶液时，加入浓度为0.005%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺0.5%、木炭粉0.5%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将以上料液加入沉降槽中，温度降至6(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产 系统，滤渣中氧化锆含量5%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为45%，模数 为1. 9时把溶液打入喷雾干燥塔内在15(TC热风直接加热下制成无定性粉状二硅 酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入喷雾干燥塔内在温度为60(TC的 旋转结晶炉中进行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶， 制得层状二硅酸钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品， 将层状二硅酸钠加添加剂制成造粒层硅。 实施例2将含岀206-10%， Si02 1-3%的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02=l: l投入反应釜中，在11(TC高温下密闭加热7小时反应， 制得模数为1. 00的硅酸钠溶液时，加入浓度为0.08%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺0.8%、木炭粉0.8%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将 以上料液加入沉降槽中，温度降至7(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产 系统，滤渣中氧化锆含量7%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为48%，模数 为2. 0时把溶液打入喷雾干燥塔内在19(TC热风直接加热下制成无定性粉状二硅 酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入到温度为650'C的旋转结晶炉中 进行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶，制得层状二硅 酸钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品，将层状二硅酸 钠加添加剂制成造粒层硅。实施例3将含Na2O6-10M， Si02 1-3%的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02=l: l投入反应釜中，在10(TC高温下密闭加热8小时反应， 制得模数为1. 01硅酸钠溶液时，加入浓度为0.009%的改性阳离子聚丙乙烯酰胺0.9%、木炭粉0.9%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将以 上料液加入沉降槽中，温度降至8(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产系 统，滤渣中氧化锆含量8%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为50%，模数为 2.03时把溶液打入喷雾干燥塔内在23(TC热风直接加热下制成无定性粉状二硅 酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入温度为70(TC的旋转结晶炉中进 行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶，制得层状二硅酸 钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品，将层状二硅酸钠 加添加剂制成造粒层硅。 实施例4将含Na206-10。/。， Si02 1-3%的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02=h l投入反应釜中，在13(TC高温下密闭加热9小时反应， 制得模数为1.02的硅酸钠溶液时，加入浓度为0.01%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺1%、木炭粉1%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将以 上料液加入沉降槽中，温度降至7(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产系 统，滤渣中氧化锆含量10%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为54%,模数为 1.97时把溶液打入喷雾干燥塔内在27(TC热风直接加热下制成无定性粉状二硅 酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入到温度为75(TC的旋转结晶炉中 进行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶，制得层状二硅 酸钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品，将层状二硅酸 钠加添加剂制成造粒层硅。实施例5将含^206-10%, Si02 1-3%的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02二l: l投入反应釜中，在14(TC高温下密闭加热10小时反应，制得模数为1. 03的硅酸钠溶液时，加入浓度为0.011%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺1.1%、木炭粉l.l。/。进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将 以上料液加入沉降槽中，温度降至7(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产 系统，滤渣中氧化锆含量10%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为58%,模数 为2.05时把溶液打入喷雾干燥塔内在31(TC热风直接加热下制成无定性粉状二 硅酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入温度为80(TC的旋转结晶炉中 进行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶，制得层状二硅 酸钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品，将层状二硅酸 钠加添加剂制成造粒层硅。 实施例6将含Na206-10。/。， Si02 1-3%的废碱液与含Si02 15-25%的废硅渣按一定重 量比Na20: Si02=l: l投入反应釜中，在10(TC高温下密闭加热12小时反应， 制得模数为1. 05的硅酸钠溶液时，加入浓度为0.015%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺1.5%、木炭粉1.5%进行物理反应将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附。然后将 以上料液加入沉降槽中，温度降至8(TC用板式压滤机压滤得滤渣返回锆盐生产 系统，滤渣中氧化锆含量9%;滤液加入烧碱和泡化碱控制固含量为60%，模数 为2. 1时把溶液打入喷雾干燥塔内在350'C热风直接加热下制成无定性粉状二硅 酸钠，再把无定形二硅酸钠粉体连续均匀的加入到温度为85(TC的旋转结晶炉中 进行高温结晶，无定形二硅酸钠粉状在炉内经过30分钟的结晶，制得层状二硅 酸钠。然后将层状二硅酸钠粉碎或压实成颗粒状即为层硅成品，将层状二硅酸 钠加添加剂制成造粒层硅。图1为本发明工艺流程图
权利要求
1. 废硅渣和废碱水生产层状二硅酸钠的方法，包括以下步骤A、用生产氧氯化锆的含Na2O 6-10％、SiO21％-3％的废碱液与含SiO215-25％的废硅渣按Na2O∶SiO2＝1∶1的重量比投入反应釜中，密闭加热，控制反应温度为100-150℃，反应时间为5-12小时，B、检测硅钠摩尔比SiO2∶Na2O＝0.95-1.05时，加入浓度为0.005％-0.015％的改性阳离子聚丙乙烯酰胺0.5％-1.5％、木炭粉0.5％-1.5％进行物理反应，将阳性氢氧化物杂质沉淀聚合吸附，C、将以上反应料液放入沉降槽中，温度降至60-80℃时，用板式压滤机压滤，得含氧化锆5-10％的滤渣返回锆盐生产系统，滤液为硅酸钠溶液，D、将C中所得滤液硅酸钠加入烧碱和泡化碱进行调模反应，浓缩调整模数为1.9-2.1，控制固含量为45-60％，F、将E中物料经150℃-350℃喷雾干燥，得无定性粉状二硅酸钠，G、将F所得物料在600℃-850℃煅烧结晶得层状二硅酸钠，H、将G所得物料再粉碎、筛分得成品；
2、 根据权利要求l，其特征是所述步骤A中反应温度为120°C-130°C，时间为 7-10小时，所述步骤B中硅钠摩尔比为0.98-1.03时，加入浓度为0.008%-0.012% 的改性阳离子聚丙乙烯酰胺0.8%-0.12%、木炭粉0.8%%-1.2%进行物理反应，所 述步骤C中温度为65°C-75°C;
3、 根据权利要求l，其特征是所述步骤A中反应温度为125"C，时间为9小时， 所述步骤B中硅钠摩尔比为1时，加入浓度为0.01%的改性阳离子聚丙乙烯酰 胺1%、木炭粉1%进行物理反应，所述步骤C中温度为70°C。
全文摘要
本发明是一种以废硅渣和废碱水为原料生产层状二硅酸钠的生产方法。包括硅酸钠溶液制取、溶液去杂、喷雾干燥、高温结晶、粉碎包装工序。本发明以氯氧化锆生产过程中产生的废硅渣和废碱水为原料，锆渣可重复利用，降低了生产成本；溶液去杂过程中去除了大量的杂质，使得产品纯度高、性能稳定、品质好，生产工艺简便适合于规模化工业生产。
文档编号C01B33/32GK101274763SQ20071005415
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者方 万, 徐绍德, 王永禄 申请人:方 万