CN1281503C - 一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法，其特征在于处理过程包括：钠硅渣浆液固液分离后洗涤、再与石灰乳混合，在温度90℃～100℃，反应2～4小时脱碱；再将脱碱渣通过球磨进行表面处理，再通入浓度8%～100%的CO2搅拌进行2小时转型反应；将转型后的浆液、脱碱浆液固液分离后的溶液加入碱液，进行溶铝；最后固液分离出溶铝浆液送烧结法赤泥洗涤系统，弃掉渣相。本发明的方法，其脱碱率达90%以上，弃渣中A/S小于0.7，N/S小于0.2。

Description

一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法
技术领域
一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法，涉及一种采用烧结法生产氧化铝过程中产生的硅渣的处理，特别是从硅渣中回收氧化铝和氧化钠的方法。
背景技术
我国铝土矿多为一水硬铝石型，以中等品位为主，其中，铝硅比(A/S)为4～8的矿石占总量的80％左右。在现有的碱法生产氧化铝的方法其关键在于铝、硅分离。水合铝硅酸钠Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O，即钠硅渣，是碱法处理铝土矿时最重要的硅矿物的反应产物。在形成的钠硅渣量中，还含有大量的碱和氧化铝。在拜耳法高压溶出中等品位矿石和烧结法粗液脱硅过程中，分别约达1000kg/t-Al2O3和200kg/t-Al2O3。目前钠硅渣的处理均采用烧结法，即将拜耳法赤泥和烧结法硅渣分别送至和返回到烧结系统进行配料、烧结，使得氧化铝生产工艺复杂、生产效率降低。
从上世纪五十年代以来，前苏联、匈牙利和我国一直致力于研究钠硅渣的湿法铝硅分离技术，以形成了高压水化学法或拜耳—水化法生产氧化铝工艺。主要有：1)前苏联波诺马列夫-萨任等通过对Na2O-Al2O3-SiO2-CaO-H2O系平衡固相的研究提出了高压水化学法，其原理是使硅在260～350℃的较高的温度下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％。但溶液碱浓度较高、苛性比αk高达10～30，且在高温高压条件下操作，对设备材质要求苛刻；2)捷克、匈牙利学者提出的水热法，其αk为4.0左右，较前者条件稍宽松，主要回收赤泥中的碱，但氧化铝回收率低，处理后的赤泥铝硅比仍大于1，经济上不合理。
发明内容
本发明的目的是针对现有上述的在生产氧化铝过程中的硅酸处理存在的不足，提供一种能有效实现钠硅渣中的钠、铝、硅分离，回收钠硅渣中的氧化铝、氧化钠的硅渣处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法，其特征在于处理过程为：
(1)铝酸钠溶液脱硅后的钠硅渣浆液经过滤机固液分离及洗涤后，溶液送氧化铝生产流程；
(2)将分离出的钠硅渣按分子比CaO/Na2O＝3～4与石灰乳混合，在温度90℃～100℃，液固比为5-7的工艺条件下，搅拌反应2～4小时脱碱；
(3)把脱碱浆液固液分离，将脱碱渣通过球磨20-30分钟，对渣进行表面处理，在液固比5-10，温度50±10℃，用通入浓度8％～100％的CO2搅拌进行2小时转型反应；
(4)将转型后的浆液、脱碱浆液固液分离后的溶液加入碱液，使苛性碱浓度达50～100g/L、液固比为7～10，在温度50℃±10℃的条件下溶铝1-2小时；最后固液分离出溶铝浆液送烧结法赤泥洗涤系统，弃掉渣相。
本发明的方法采用常温常压的钠硅渣加石灰乳脱碱技术，脱碱渣转型技术和转型渣改性技术对钠硅渣进行处理，使其脱碱率达90％以上，弃渣中A/S小于0.7，N/S小于0.2。
本发明方法烧结法硅渣回收其中的有用成分后作为废渣弃掉，从而避免大量硅渣的回头、配料形成内部无效循环，具有很好的经济性。
钠硅渣浆液过滤洗涤的目的在于减少硅渣处理过程中溶液的氧化铝含量。在硅渣处理过程中，如果硅渣附液中有氧化铝存在，当加入石灰后，其中的有效氧化钙首先与液相中的氧化铝发生反应进入固相，造成氧化铝损失，同时降低了与硅渣反应的有效氧化钙的数量，使脱钠效果变差。
脱碱渣转型的目的是使脱钠渣中的水化石榴石中的铝转变成为易被碱溶解的氢氧化铝和丝钠铝石，水化石榴石中钙转变为水合硅酸钙。以便在溶铝后铝与硅、钙分离。
转型过程中球磨的目的是对脱碱渣进行表面改性，以便在转型过程中强化动力学扩散过程，强化含硅化合物间的转化，缩短硅渣转型时间。
溶铝过程中加碱的目的是用碱在常温、常压下与不定型的氢氧化铝和丝钠铝石反应，使铝以铝酸钠形式进入溶液，以便水合硅酸钙分离，达到铝与硅钙分离的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法，处理过程为(1)铝酸钠溶液脱硅后的钠硅渣浆液经过滤机固液分离及洗涤后，溶液送氧化铝生产流程；(2)将分离出的钠硅渣按(分子比)CaO/Na2O＝3～4与石灰乳混合，在温度90℃～100℃，液固比为5-7的工艺条件下，搅拌反应2～4小时脱碱；(3)把脱碱浆液固液分离，将脱碱渣通过球磨20-30分钟对渣进行表面处理，在液固比5-10，温度50±10℃，用通入浓度8％～100％的CO2搅拌进行2小时转型反应；(4)将转型后的浆液、脱碱浆液固液分离后的溶液加入碱液，使苛性碱浓度达50～100g/L、液固比为7～10，在温度50±10℃的条件下溶铝1-2小时；最后固液分离出溶铝浆液送烧结法赤泥洗涤系统，弃掉渣相。
下面通过实例对本发明的方法进一步说明如下。
实施例1
1、原料：
(1)硅渣：
高压钠硅渣成份(％)
  SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   K2O   Na2O   TiO2
  23.74   24.04   13.01   3.52   11.67
(2)、石灰：CaOT97％、fCaO87％
(3)、CO2浓度：38％
(4)、苛性碱浓度：50-100g/l
2、控制工艺技术条件：
1)脱碱：温度95℃，CaO/Na2O＝3，液固比5，反应时间2h，
2)转型：液固比5，温度50℃左右，CO2浓度38％，转型时间2h左右；表面处理时间20分钟。
3)溶铝：温度50℃，时间1小时，苛性碱浓度50g/L，液固比在7。
3、技术经济指标；
(1)、脱碱率90％
(2)、弃渣中A/S小于0.7，N/S小于0.2
实施例2
1、原料：(1)硅渣：
高压钠硅渣成份(％)
  SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   K2O   Na2O   TiO2
  23.74   24.04   13.01   3.52   11.67
(2)、石灰：CaOT97％、fCaO87％
(3)、CO2浓度：15％
(4)、苛性碱浓度：50-100g/l
2、控制工艺技术条件：
1)脱碱：温度95℃，CaO/Na2O＝4，液固比5，反应时间2h，
2)转型：液固比5，温度50℃左右，添加剂CO2浓度38％，转型时间2h；表面处理时间30分钟。
3)溶铝：温度50℃，时间1小时，苛性碱浓度100g/L，液固比在7。
3、技术经济指标；
(1)、脱碱率92％
(2)、弃渣中A/S小于0.65，N/S小于0.15
实施例3：
1、原料：(1)硅渣：
高压钠硅渣成份(％)
  SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   K2O   Na2O   TiO2
  23.74   24.04   13.01   3.52   11.67
(2)、石灰：CaOT97％、fCaO87％
(3)、CO2浓度：8％
(4)、苛性碱浓度：50-100g/l
2、控制工艺技术条件：
1)脱碱：温度95℃，CaO/Na2O＝4，液固比5，反应时间2h，
2)转型：液固比5，温度50℃，添加剂CO2浓度38％，转型时间2h；表面处理时间20分钟。
3)溶铝：温度50℃，时间1小时，苛性碱浓度50g/L，液固比在7。
3、技术经济指标；
(1)、脱碱率91％
(2)、弃渣中A/S小于0.75，N/S小于0.17。

Claims (1)

1.一种氧化铝生产过程中的硅渣处理方法，其特征在于处理过程为：
(1)铝酸钠溶液脱硅后的钠硅渣浆液经过滤机固液分离及洗涤后，溶液送氧化铝生产流程；
(2)将分离出的钠硅渣按分子比CaO/Na2O＝3～4与石灰乳混合，在温度90℃～100℃，液固比为5的工艺条件下，搅拌反应2～4小时脱碱；
(3)把脱碱浆液固液分离，将脱碱渣通过球磨20-30分钟，对渣进行表面处理，在液固比5，温度50±10℃，用通入浓度8％～100％的CO2搅拌进行2小时转型反应；
(4)将转型后的浆液、脱碱浆液固液分离后的溶液加入碱液，使苛性碱浓度达50～100g/L、液固比为7，在温度50±10℃的条件下溶铝1-2小时；最后，固液分离出的溶铝浆液送烧结法赤泥洗涤系统，弃掉渣相。
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