专利名称：拜耳法循环碱液脱硅方法
技术领域：
本发明公开了一种拜耳法循环碱液脱硅方法，涉及氧化铝生产技术领域，适用于拜耳法生产氧化铝中循环碱液的脱硅生产过程。
背景技术：
以拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝时，均采用强化溶出工艺，即高Nk浓度的循环碱液、较高的溶出温度以及加入添加剂等手段。为得到Nk浓度为210～280g/l高浓度的循环碱液，需对分解后的溶液即蒸发原液进行浓缩。由于拜耳法溶液SiO2含量高，在蒸发过程SiO2的饱和度提高，在加热管表面生成钠硅渣NaO·Al2O3·1.7SiO2·nH2O结疤，影响换热效果，缩短了设备运转周期。
在铝土矿溶出过程，为充分利用溶出二次蒸汽，要对溶出矿浆和循环碱液进行间接加(预)热，以降低生产汽耗。由于一水硬铝石中硅矿物的多样性，其反应行为不同，为减轻矿浆间接加热器的结疤，往往采用矿浆和碱液分别加热的“双流法”溶出工艺。
2003年3月26日公开的申请号为02148930.0的“一种拜耳法生产氧化铝的方法”专利，提出制备高固含的铝土矿浆和制备添加石灰的母液流，矿浆预热温度160～220℃。添加到母液的石灰可以是部分，也可以是全部加入母液流中。石灰可以随母液一起预热，也可以将石灰加入到母液中在50～105℃的温度下反应一定时间后，分离母液和石灰乳，石灰乳用于配制高固含矿浆，代替石灰添加剂。
上述专利采用不同温度预热矿浆和母液，由于矿浆的预热温度降低，将减少矿浆预热系统结疤的产生；同时在母液中加入石灰，使母液加热系统不具备产生钠硅渣的可能性。但在实际生产中，由于循环碱液SiO2的饱和度高含量在0.8～1.6g/l，随着循环碱液预热温度的升高，SiO2和CaO作用在换热器表面生成钙硅渣，影响母液预热过程的传热效果。
2002年11月6日公开的专利申请号为02110045.4的“从拜耳法铝酸钠溶液中脱出二氧化硅的工艺”专利中，提出将石灰消化成石灰乳，按原液分子比CaO/SiO2＝5～20加入溶液，用蒸汽加热将温度提高至80～90℃，保持搅拌，反应30～60min，进行脱硅反应，反应后的浆液压滤分离，脱硅形成的固体产物钙铝渣用含碳酸钠40～50g/l的碱液稀释，混合均匀，在90±2℃搅拌反应60min，分解溶出Al2O3，完成碳酸钠苛化成NaOH，送回原矿浆脱硅反应槽，作为种子提高预脱硅效果。该专利存在钙铝渣种子预脱硅后溶出赤泥A/S偏高，氧化铝回收率低的缺点。
发明内容
本发明针对上述的拜耳法生产氧化铝方法中，循环碱液在蒸发和溶出预热时易在换热器表面形成结疤的问题，提出一种能有效降低溶液中SiO2的含量、降低其平衡浓度、减轻和避免溶液在蒸发和溶出预热时换热器表面结疤、提高换热效果、降低蒸汽消耗、降低氧化铝生产成本的拜耳法循环碱液脱硅方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
拜耳法循环碱液脱硅方法，其特征在于脱硅过程在蒸发前的原液中添加石灰乳，进行溶液脱硅反应，然后进行液固分离，分离后的溶液经蒸发浓缩作为溶出铝土矿的循环碱液，钙硅渣送至烧结法生料浆调配。
本发明的拜耳法循环碱液脱硅方法，其特征在于溶液脱硅条件为脱硅反应温度为70～110℃，反应时间30～120min，石灰乳有效钙CaOf的添加量为1～20g/l。
本发明的方法，在分解后的蒸发原液中加入石灰乳，在反应温度70～110℃，搅拌的条件下反应30～120min，进行溶液脱硅反应，生成钙硅渣——水化石榴石3CaO.Al2O3.xSiO2.(6-2x)H2O。反应后进行溶液与钙硅渣分离，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣用烧结法的碳分母液稀释后送至生料浆配制。
由于溶液进行了脱硅，溶液中SiO2的含量降低，降低了其平衡浓度，在循环碱液蒸发和溶出预热时，将避免或减少在换热器表面生成结疤，提高换热效果。
将分离出的钙硅渣送至烧结法生料浆配制，避免了这部分钙硅渣中CaO的活性不好，不利于铝土矿的高压溶出的情况。钙硅渣中CaO和Al2O3对生料浆配料都是有用的成分，经过熟料烧结后，氧化铝基本可以全部溶出，而CaO全部进入赤泥中，这样可以提高氧化铝的总回收率高。
本发明既减轻了生产过程中换热设备的结疤，又提高了氧化铝的回收率，即减少了氧化铝的损失。
具体实施例方式
拜耳法循环碱液脱硅方法，在蒸发前的原液中添加石灰乳，石灰乳有效钙CaOf的添加量为1～20g/l，在反应温度70～110℃，搅拌反应时间30～120min的脱硅条件下对溶液脱硅后进行液固分离，分离后的溶液经蒸发浓缩作为溶出铝土矿的循环碱液，钙硅渣送至烧结法生料浆调配。
实施例1在分解后SiO2含量为1.05g/l的蒸发原液中加入石灰乳，石灰乳有效钙的添加量为12g/l。脱硅反应温度为70℃，搅拌时间100min，反应后溶液中SiO2含量降到0.56g/l，然后进行溶液与硅渣分离，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣送至生料浆配制。氧化铝的总回收率由82.6％提高到88.7％，蒸发器的运行周期由30天延长到46天，碱液预热器的使用周期由48天延长到60天。
实施例2在分解后SiO2含量为1.52g/l的蒸发原液中加入石灰乳，石灰乳有效钙的添加量为20g/l。脱硅反应温度为90℃，搅拌时间110min，反应后溶液中SiO2含量降到0.45g/l，然后进行溶液与硅渣分离，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣送至生料浆配制。氧化铝的总回收率由80.6％提高到88.8％，蒸发器的运行周期由28天延长到47天，碱液预热器的使用周期由45天延长到62天。
实施例3在分解后SiO2含量为1.34g/l的蒸发原液中加入石灰乳，石灰乳有效钙的添加量为1g/l。脱硅反应温度为75℃，搅拌时间60min，反应后溶液中SiO2含量降到0.30g/l，然后进行溶液与硅渣分离，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣送至生料浆配制。氧化铝的总回收率由80.6％提高到87.7％，蒸发器的运行周期由28天延长到46天，碱液预热器的使用周期由45天延长到66天。
实施例4在分解后SiO2含量为1.28g/l的蒸发原液中加入石灰乳，石灰乳有效钙的添加量为5g/l。脱硅反应温度为85℃，搅拌时间30min，反应后溶液中SiO2含量降到0.67g/l，然后进行溶液与硅渣分离，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣送至生料浆配制。氧化铝的总回收率由80.3％提高到87.5％，蒸发器的运行周期由30天延长到43天，碱液预热器的使用周期由42天延长到55天。
权利要求
1.拜耳法循环碱液脱硅方法，其特征在于脱硅过程在蒸发前的原液中添加石灰乳，进行溶液脱硅反应，然后进行液固分离，分离后的溶液经蒸发浓缩作为溶出铝土矿的循环碱液，钙硅渣送至烧结法生料浆调配。
2.根据权利要求1所述的拜耳法循环碱液脱硅方法，其特征在于溶液脱硅条件为脱硅反应温度为70～110℃，反应时间30～120min，石灰乳有效钙CaOf的添加量为1～20g/l。
全文摘要
本发明公开了一种拜耳法循环碱液脱硅方法，涉及氧化铝生产技术领域，适用于拜耳法生产氧化铝中循环碱液的脱硅生产过程。其特征在于脱硅过程在蒸发前的原液中添加石灰乳，进行溶液脱硅反应，然后进行液固分离，分离后的溶液经蒸发浓缩作为溶出铝土矿的循环碱液，钙硅渣送至烧结法生料浆调配。本发明的方法在蒸发前的原液中加入石灰乳，使溶液发生脱硅反应，生成低饱和系数的钙硅渣——水化石榴石，分离溶液与硅渣，溶液经蒸发器浓缩后作为溶出铝土矿的循环碱液使用，硅渣送至烧结法配料。既减轻了生产过程中换热设备的结疤，又减少了氧化铝的损失。
文档编号C01F7/46GK1907857SQ20061010378
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者郝红杰, 刘亚平, 赵东峰, 黄昂, 李培增, 张元坤, 晏华钎, 陆维和, 吴国亮, 王海军, 幺海青 申请人:中国铝业股份有限公司