CN101875498B - 一种钙硅渣的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钙硅渣的综合利用方法。所述方法包括以下步骤：配制酸性调整液；将钙硅渣和酸性调整液混合进行浸出反应后，再进行固液分离得到含铝残渣和浸出母液；将含铝残渣进行洗涤直至洗液的pH值达到7后，将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合进行溶出反应后，再进行固液分离，得到的溶出液通过碳酸化分解即可制得氢氧化铝。本发明钙硅渣的综合利用方法完美实现了钙硅渣的全面综合利用，延伸了氧化铝产业链，生产氯化钙产品，其市场容量大，奠定了此技术的推广应用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种碱法生产氧化铝过程中脱硅废渣的综合利用方法，尤其涉及一种钙硅渣的综合利用方法。
背景技术
烧结法氧化铝生产中，在一次脱硅精液中加入石灰乳或其它含钙化合物进行深度脱硅时，其渣相成分主要是水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O，其中x为(0.1～0.2)，称之为钙硅渣。理论上钙硅渣中氧化铝的含量为26％左右，渣相中A/S比较高，目前生产上的钙硅渣中氧化铝含量也大于20％，这需要回收其中的氧化铝或寻求其它利用钙硅渣的方法。钙硅渣主要含有Al2O3％：22.20％，CaO％：40％，SiO2％：3.08％。
目前生产上是将这种钙硅渣返回烧成车间配料，再进行一次烧结溶出，回收其中的氧化铝，这增加了生产工艺的复杂性和加工费。也可以采用碳分母液处理这种钙硅渣，即以含碳酸钠的溶液分解钙硅渣，使氧化铝进入溶液中，碳酸钙等进入赤泥中。但是此方法由于存在回收率低、经济性差，产生大量碳酸钙等渣相进入赤泥等问题。目前也只是研究阶段。因此，研究如何更好的处理钙硅渣，回收其中的氧化铝的方法是很有意义的。
氯化钙具有遇水发热且凝点低的特点，通常用作道路、高速公路、停车场、码头的融雪和除冰，并有吸水性强的功能，还可用做干燥剂，如用于氮气、氧气、氢气、氯化氢、二氧化硫等气体的干燥，是港口的消雾和路面的集尘、织物防火的最佳材料。生产醇、酯、醚和丙烯酸树脂时用作脱水剂。
氯化钙水溶液是冷冻机用和制冰用的重要制冷介质，其还有能加速混凝土的硬化和增加建筑砂浆的耐寒能力，是优良的建筑防冻剂，可以用作铝镁冶金的保护剂、精炼剂；也是生产色淀颜料的沉淀剂，用于废纸加工脱墨；也是生产钙盐的原料。氯化钙溶液是用作海藻酸钠行业、豆制品行业的絮凝剂。它是调配碳酸钠的索尔维法的副产品，亦可由碳酸钙和盐酸的反应制造。
发明内容
本发明针对现有回收钙硅渣中的氧化铝的生产工艺复杂，回收率低、经济性差，产生大量碳酸钙等渣相进入赤泥的不足，提供一种钙硅渣的综合利用方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钙硅渣的综合利用方法包括以下步骤：
步骤10：配制酸性调整液；
步骤20：将钙硅渣和酸性调整液混合进行浸出反应后，再进行固液分离得到含铝残渣和浸出母液；
步骤30：将含铝残渣进行洗涤直至洗液的PH值达到7后，将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合进行溶出反应后，再进行固液分离，得到的溶出液通过碳酸化分解即可制得氢氧化铝。
本发明的有益效果是：本发明钙硅渣的综合利用方法完美实现了钙硅渣的全面综合利用，延伸了氧化铝产业链，生产氯化钙产品，其市场容量大，奠定了此技术的推广应用性；降低了氧化铝生产成本，提升氧化铝生产能力，使烧结法氧化铝产能增加15％以上，并大幅度降低能耗和生产成本；可使拜耳法能直接处理中等品位铝土矿，解决高品位铝土矿(铝硅比大于10)日渐枯竭的矛盾，而且能使烧结法系统只处理铝土矿，大幅度地实现节能和降耗，有利于最大限度地发挥烧结法和拜耳法两大系统的生产能力，优化生产流程；采用钙硅渣生产氢氧化铝和氯化钙，不再采用经过铝土矿烧成、溶出、净化等工序得到的精液原料，而是利用脱硅废渣中的有效钙铝成分进行合成，使得钙回收率大于99％，铝回收率大于99％；而且浸出母液可以循环利用，降低了生产成本低，同时氯化钙市场容量大；本方法实现了氧化铝行业与氯碱行业的又一个接口，实现连续化作业，便于进行大型工业化生产。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤10中的酸性调整液的PH值为2～6.5。
进一步，所述步骤10中酸性调整液的配制过程为将蒸馏水和盐酸溶液进行混合。
进一步，所述步骤10中酸性调整液的配制过程为将浸出母液、洗液和盐酸溶液中的一种或者几种与蒸馏水进行混合。
进一步，所述浸出母液中CaCl2含量小于11％。
进一步，所述步骤20为将钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶20～1∶3混合后，于20℃～100℃下进行0.1小时～2小时的浸出反应。
进一步，所述步骤20为将钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶9～1∶3混合后，于30℃～70℃下进行0.5小时～1小时的浸出反应。
进一步，所述步骤20中进行固液分离得到的浸出母液中CaCl2含量大于或者等于11％时，则将浸出母液作为工业级液体氯化钙产品出售，或者通过干燥获得工业级固体氯化钙。
进一步，所述步骤30采用60℃～90℃的蒸馏水将含铝残渣进行洗涤。
进一步，所述步骤30中将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合后，于100℃～120℃下进行0.5～1.5小时的溶出反应。
进一步，所述氢氧化钠溶液中氧化钠的浓度为200g/L～300g/L，所述溶出液αk值控制在1.3～1.8。
附图说明
图1为本发明钙硅渣的综合利用方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明钙硅渣的综合利用方法的流程示意图。如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤10：配制酸性调整液。
所述酸性调整液的PH值为2～6.5，其配制过程为将浸出母液、洗液和盐酸溶液中的一种或者几种与蒸馏水进行混合，可以包括将蒸馏水、浸出母液、洗液和盐酸溶液进行混合，或者将蒸馏水和盐酸溶液进行混合、或者将浸出母液、盐酸溶液和蒸馏水进行混合等。所述酸性调整液中各个成分之间的质量比取决于酸性调整液的PH值的大小，盐酸浓度、浸出母液的酸浓度、洗涤液酸浓度在不断变化中，在调节酸性调整液PH值大小的过程，即是配制酸性调整液的过程。所述浸出母液中CaCl2含量小于11％。
步骤20：将钙硅渣和酸性调整液混合进行浸出反应后，再进行固液分离得到含铝残渣和浸出母液。
将钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶20～1∶3混合后，于20℃～100℃下进行0.1小时～2小时的浸出反应，优选地，将钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶9～1∶3混合后，于30℃～70℃下进行0.5小时～1小时的浸出反应。进行固液分离得到的浸出母液中CaCl2含量大于或者等于11％时，则将浸出母液作为工业级液体氯化钙产品出售，或者通过干燥获得工业级固体氯化钙。
步骤30：将含铝残渣进行洗涤直至洗液的PH值达到7后，将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合进行溶出反应后，再进行固液分离，得到的溶出液通过碳酸化分解即可制得氢氧化铝。
采用60℃～90℃的蒸馏水将含铝残渣进行洗涤。将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合后，于100℃～120℃下进行0.5～1.5小时的溶出反应。所述氢氧化钠溶液中氧化钠的浓度为200g/L～300g/L，所述溶出液αk值控制范围1.3～1.8。所述溶出液αk值是指铝酸钠溶液中氧化钠和氧化铝的摩尔比。
所述步骤20制得的含铝残渣本身已经是氢氧化铝了，只不过就是含有杂质含量偏多，需要用氢氧化钠溶液重新溶解一下，再经碳酸化制得的纯度较高的氢氧化铝可以进行销售。
下面以三个实施例对本发明钙硅渣的综合利用方法做进一步详细的描述。
实施例一：
第一步，将盐酸、蒸馏水、浸出母液、洗涤液通过混合调配制成酸性调整液，该酸性调整液的PH值为2；第二步，将100克的钙硅渣加到900克的酸性调整液中，于30℃下进行0.5小时的浸出反应后，再进行固液分离得到浸出母液和含铝残渣，所述浸出母液中CaCl2含量为5.5％，因此可以返回第一步用于配制酸性调整液，所述含铝残渣使用60℃的蒸馏水进行洗涤直至洗液的PH值达到7，洗涤后的含铝残渣为32克(折干计算的重量)；将32克的含铝残渣和氧化钠的浓度为200g/L的氢氧化钠溶液，于100℃下进行溶出反应0.5小时，反应完毕后经过固液分离得到的溶出液通过碳酸化分解后，制得31克的氢氧化铝，所述溶出液αk值控制为1.8。
实施例二：
第一步，将盐酸、蒸馏水、浸出母液、洗涤液混合调配制成酸性调整液，该酸性调整液的PH值为6；第二步，将100克的钙硅渣加到200克的酸性调整液中，于70℃下进行2小时的浸出反应后，再进行固液分离得到浸出母液和含铝残渣，所述浸出母液中CaCl2含量为4.5％，因此可以返回第一步用于配制酸性调整液，所述含铝残渣使用90℃的蒸馏水进行洗涤直至洗液的PH值达到7，洗涤后的含铝残渣为30克(折干计算的重量)；将30克的含铝残渣和氧化钠的浓度为300g/L的氢氧化钠溶液，于120℃下进行溶出反应1小时，反应完毕后经过固液分离得到的溶出液送氧化铝厂，所述溶出液αk值控制为1.3。
实施例三：
第一步，将盐酸、蒸馏水、浸出母液、洗涤液混合调配制成酸性调整液，该酸性调整液的PH值为4；第二步，将100克的钙硅渣加到600克的酸性调整液中，于60℃下进行1小时的浸出反应后，再进行固液分离得到浸出母液和含铝残渣，所述浸出母液中CaCl2含量为11.5％，因此浸出母液直接作为工业级氯化钙产品外销，所述含铝残渣使用80℃的蒸馏水进行洗涤直至洗液的PH值达到7，洗涤后的含铝残渣为31.5克(折干计算的重量)；将31.5克的含铝残渣和氧化钠的浓度为260g/L的氢氧化钠溶液，于110℃下进行溶出反应1.5小时，反应完毕后经过固液分离得到的溶出液送氧化铝厂，所述溶出液αk值控制为1.5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤10：配制酸性调整液；
步骤20：将钙硅渣和酸性调整液混合进行浸出反应后，再进行固液分离得到含铝残渣和浸出母液，将所述钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶20～1∶3混合后，于20℃～100℃下进行0.1小时～2小时的浸出反应；
步骤30：将含铝残渣进行洗涤直至洗液的pH值达到7后，将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合进行溶出反应后，再进行固液分离，得到的溶出液通过碳酸化分解即可制得氢氧化铝。
2.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤10中的酸性调整液的pH值为2～6.5。
3.根据权利要求2所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤10中酸性调整液的配制过程为将蒸馏水和盐酸溶液进行混合。
4.根据权利要求2所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤10中酸性调整液的配制过程为将浸出母液、洗液和盐酸溶液中的一种或者几种与蒸馏水进行混合。
5.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述浸出母液中CaCl2含量小于11％。
6.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤20为将钙硅渣和酸性调整液以质量比1∶9～1∶3混合后，于30℃～70℃下进行0.5小时～1小时的浸出反应。
7.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤20中进行固液分离得到的浸出母液中CaCl2含量大于或者等于11％时，则将浸出母液作为工业级液体氯化钙产品出售，或者通过干燥获得工业级固 体氯化钙。
8.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤30采用60℃～90℃的蒸馏水将含铝残渣进行洗涤。
9.根据权利要求1所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述步骤30中将含铝残渣和氢氧化钠溶液混合后，于100℃～120℃下进行0.5～1.5小时的溶出反应。
10.根据权利要求9所述的钙硅渣的综合利用方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液中氧化钠的浓度为200g/L～300g/L，所述溶出液αk值控制在1.3～1.8。
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