专利名称：一种硅渣的处理方法
技术领域：
一种硅渣的处理方法，涉及一种联合法氧化铝生产过程中的烧结法硅渣处理 方法。
背景技术：
氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目 前用于工业生产的全属于碱法，碱法生产氧化铝又分为拜尔法、烧结法和拜尔-烧结联合法等多种流程。
我国铝土矿主要属一水硬铝石型，中等品位为主，其中铝硅比(A/S)为4 8 的矿石占总量的80%左右。因此，烧结法在我国的氧化铝生产中占有较大的比重。 烧结法氧化铝生产工艺，其工艺过程包括生料配制、熟料烧成、熟料溶出、粗 液脱硅、碳酸化分解等。由于烧结法粗液中含有5-6g/1的Si02，必须通过单 独的粗液脱硅工序才能把这部分杂质除去。
烧结法粗液脱硅过程中所产生的硅渣中含有较多的氧化钠和氧化铝等有用 成分，传统烧结法采用硅渣回头配料的方法，以回收硅渣的氧化铝及氧化钠。 但是大量硅渣再次返回配料系统，经过熟料烧结、溶出、脱硅等工序，形成内 部无效循环，降低了烧结法部分有效产能，使各项消耗升高，生产成本增加。
将粗液脱硅过程中产生的硅渣采用物理化学的方法单独处理、回收其中的 有用成分氧化铝和碱，避免大量硅渣的回头配料形成内部无效循环，是人们一 直在研究的课题。从上世纪五十年代以来，前苏联、匈牙利和我国一直研究钠硅渣的湿法铝 硅分离新技术，以形成高压水化学法或拜耳一水化法生产氧化铝新工艺。主要 成果有1)前苏联波诺马列夫-萨任等通过对Na20_Al203-Si02-CaO-H20系平衡 固相的研究提出了高压水化学法，其原理是使硅在较高的温度下(260 350°C) 生成不含(或少含)铝或碱的渣相，如硅酸钠钙、水合硅酸钙、铁水化石榴石 等，而氧化铝则以铝酸钠的形式进入溶液。该方法碱回收率大于80%，氧化铝 回收率为40 70%。但溶液中碱浓度较高、苛性比高(a k10 30)，需高温高压， 对设备材质要求太苛刻；2)捷克、匈牙利学者提出的水热法，只是在较前者 稍宽松的条件下(cik4.0左右)回收赤泥中的碱，而氧化铝回收率低，处理后 的赤泥铝硅比仍大于l，经济上不合理。 发明内容本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种对设备材质要求 低、氧化铝回收率高，经济合理的从硅渣中回收氧化铝和碱的方法。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种硅渣的处理方法，其特征在于是将铝酸钠溶液脱硅后的硅渣与碳分母 液混合后，经烘干、烧成、冷却后，硅渣熟料送至溶出槽，与碱液在溶出槽内 经过搅拌溶出后，送固液分离系统。本发明的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母液混合后是在900 'C-130(TC温度下的沸腾烧结炉中烧结的。本发明的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母液混合使硅渣生 料配比为[N]/[R] =0.9-1.0; [C]/[S]二1.3-1.7。本发明的方法，硅渣浆料在沸腾烧结炉中900-130(TC温度下烧结，使硅 渣浆液中各成分互相反应，粘结形成的粉状物料为具有一定容积密度和空隙率 的粒状物料-熟料。将熟料与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出，使熟料中的氧化铝 和氧化钠最大限度地溶解于溶液中制取铝酸钠溶液，硅渣熟料氧化铝净溶出率 不小于89%，氧化钠净溶出率不小于95%。溶出浆液送固液分离系统分离，使溶 出浆液中溶液中的有用成分氧化铝、氧化钠和固体中的有害杂质2Ca0. Si02尽快 分离。硅渣与部分碳分母液混合的目的在于减少硅渣附液中氧化铝含量，增加硅 渣浆液中氧化钠含量，以使硅渣浆液在烧成过程中，氧化铝以铝酸钠、二氧化 硅以二钙硅酸形式结合，从而实现硅、铝分离。硅渣衆液在900-1300'C烧结的目的在于，使硅渣浆液中各成分互相反应。 其中氧化铝转变为易溶于水或稀碱溶液的化合物Na20. A1203， 二氧化硅转变成基 本不溶于水或稀碱溶液的化合物2Ca0. Si02 ，并使粉状物料粘结成具有一定容 积密度和空隙率的粒状物料-熟料，以便在下一步溶出过程中将有用成分与有害 杂质分离，最大限度地提取氧化铝和回收碱。硅渣熟料与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出的目的在于将熟料中的氧化铝和 氧化钠最大限度地溶解于溶液中制取铝酸钠溶液，硅渣熟料氧化铝净溶出率不 小于89%，氧化钠净溶出率不小于95%。
溶出浆液送固液分离系统的目的在于，使溶出浆液中溶液中的有用成分氧 化铝、氧化钠和固体中的有害杂质2Ca0. Si02尽快分离。
本发明的一种硅渣的处理方法，对设备材质要求低、氧化铝回收率高，可 以经济合理地从硅渣中回收氧化铝和碱的方法。
具体实施例方式
一种硅渣的处理方法，其特征在于是将铝酸钠溶液脱硅后的硅渣与碳分母 液混合后，使硅渣与碳分母液混合使硅渣生料配比为[N]/[R]二0.9-1.0; [C]/[S]=1.3-1.7;经烘干、烧成、冷却后，硅渣熟料送至溶出槽，与碱液在溶 出槽内经过搅拌溶出后，送固液分离系统。其硅渣与碳分母液混合后是在900 nC-1300'C温度下的沸腾烧结炉中烧结的。
实施例1
一、生产工艺条件 1、硅渣浆液
混合硅渣浆含水率 46% 硅渣生料[N]/[R] ([N]/[R]: [Na20]/[Fe203] + [Al203]) 1.0 硅渣生料[C]/[S] ([C]/[S]二 [CaO]/[Si02]) 1.6
2、熟料烧结iooo°c30 60s硅渣熟料烧结温度 烧结时间
3、熟料溶出 溶出温度 溶出L/S 溶出时间 二、技术指标 硅渣熟料标准溶出率A1203歸硅渣熟料净溶出率A1203歸赤泥沉降指标85 。C 4-4,5 30 min95. 25%96. 6% 89. 48% 95. 19% 絮凝剂量赤泥沉速(mm/min)30min沉淀 咼(%)lmin2min3min5min10min30min02122.521.6722.6144. 6730.31/100002624.525. 3325, 214.44. 8727. 72实施例2一、 生产工艺条件 1、硅渣浆液混合硅渣浆含水率硅渣生料[N]/[R] 硅渣生料[C]/[S]2、 熟料烧结硅渣熟料烧结温度 烧结时间3、 熟料溶出溶出温度 溶出L/S 溶出时间二、 技术指标 硅渣熟料标准溶出率A1ANa20硅渣熟料净溶出率A1203Na20赤泥沉降指标46% 0. 92 1. 71050°C 30 60s85 。C 4-4. 5 30 min95. 48%96. 8% 90. 12% 95. 84%絮凝剂量赤泥沉速(mm/min)30min沉淀 高(%)lmin2min3min5min10min30min02322. 521.8521.3414.24. 5829. 871/1000026.825.625. 1224. 3814.44.9126. 84实施例3一、生产工艺条件: 1、硅渣浆液 制备方法。实施例1:水热稳定的有序介孔分子筛SBA-15-S的水热合成。 将0.8g三嵌段共聚物(P123)溶于25mL去离子水中，搅拌均匀后加入3mL 盐酸，搅拌至澄清以后，加入硅源正硅酸乙酯(TEOS) 2.08g。将上述溶液在40 'C搅拌20小时，然后用氨水调节？11值至7并加入2.648硫酸铵，将混合物转移 到反应釜中，在10(TC条件下放置48小时。将产物抽率，室温烘干，得到原粉。 将原粉在空气中升温至550'C并保持5小时，可除去表面活性剂，从而得到开放 孔道，此分子筛命名为SBA-15-S。由小角X光衍射的结果可知(见
图1)， SBA-15-S具有规则的二维六方孔道。 图1中，A为煅烧后得到的SBA-15-S， B为煅烧后经78(TC水蒸气处理三小时后 的SBA-15-S。图2中，29Si NMR结果表明在SBA-15-S原粉中，完全縮合的硅 物种Si(0Si)4占有很大比例，通过拟合得到QVQ3的值为6.3,这说明骨架中硅 物种的縮合程度很高。另外，经过780'C水蒸气处理后，SBA-15-S的X光衍射 谱图表明显示其保持了规则的介孔结构。氮气吸附实验结果表明(图3)，水热 处理后的SBA-15-S与处理前一样给出了 IV型吸附等温线，标志了它在水热处 理过程中保持了介孔结构，并且孔分布没有明显变化。上述结果表明，通过阴离 子效应和pH调节的方法，在温和的条件下就可以合成出硅物种高度縮合的水热 稳定的介孔分子筛。实施例2:水热稳定的有序介孔分子筛SBA-15-U的水热合成。 将0.8g三嵌段共聚物(P123)溶于25mL去离子水中，搅拌均匀后加入3mL 盐酸，搅拌至澄清以后，加入硅源正硅酸乙酯(TEOS) 2.08g。将上述溶液在40 -C搅拌3~4小时，然后加入尿素3 6g，将溶液升温至卯'C左右，待溶液pH 值逐渐改变至5 6，将混合物移至反应釜，在100'C条件下放置48小时。将产 物抽率，室温烘干，得到原粉。将原粉在空气中升温至55(TC并保持5小时，可 除去表面活性剂，从而得到开放孔道，此分子筛命名为SBA-15-U。图4中，A为煅烧后得到的SBA-15-U， B为煅烧后经780'C水蒸气处理三 小时后的SBA-15-U。结果表明，与SBA-15-S相似，SBA-15-U也是一种高度有 序的介孔分子筛，并且也有很高的水热稳定性。"SiNMR结果表明在SBA-15-U 原粉中(图5),硅物种也有很高的縮合程度，通过拟合得到Q4/Q3的值为4.3。
权利要求
1. 一种硅渣的处理方法，其特征在于是将铝酸钠溶液脱硅后的硅渣与碳分 母液混合后，经烘干、烧成、冷却后，硅渣熟料送至溶出槽，与碱液在溶出槽 内经过搅拌溶出后，送固液分离系统。
2. 根据权利要求1所述的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母 液混合后是在90(TC-130(TC温度下的沸腾烧结炉中烧结的。
3. 根据权利要求1所述的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母 液混合使硅渣生料配比为[N]/[R]二0.9-1.0; [C]/[S]=1.3-1.7。
全文摘要
一种硅渣的处理方法，涉及一种联合法氧化铝生产过程中的烧结法硅渣处理方法，特别是从烧结法硅渣中提取氧化铝、回收碱的方法。其特征在于是将铝酸钠溶液脱硅后的硅渣与碳分母液混合后，经烘干、烧成、冷却后，硅渣熟料送至溶出槽，与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出后，送固液分离系统。本发明的方法，对设备材质要求低、氧化铝回收率高，可以经济合理地从硅渣中回收氧化铝和碱的方法。
文档编号B09B3/00GK101121537SQ20071011866
公开日2008年2月13日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者伟 刘, 刘国红, 刘祥民, 娄东民, 孙建峰, 廖新勤, 张吉龙, 张际强, 李国兵, 李太昌, 涛 王, 王二星, 王永红, 赵东锋, 邢体义 申请人:中国铝业股份有限公司