CN103332710A - 一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，包含：控制高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液的预脱硅反应在常压下进行；所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5%-13.5%。本发明提供的高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，通过控制预脱硅反应在常压下进行，同时通过调整反应温度及氢氧化钠溶液的浓度，降低了脱硅中的碱含量的同时，还得到了较高的脱硅率，并且还避免了高压脱硅，从而降低了生产成本。

Description

一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法

技术领域

本发明涉及粉煤灰预脱硅技术领域，特别涉及一种高铝粉煤灰预脱硅的同时降低碱含量的方法。

背景技术

氧化铝是生产铝锭的主要原材料。世界上95%以上的氧化铝是通过铝土矿生产的。我国是世界最大的氧化铝生产国，目前每年氧化铝产量超过3000万吨。但同时我国铝土矿资源相对匮乏，铝土矿储量仅占世界总储量的7%左右，且多为难处理的一水硬铝石矿，资源问题已经成为我国氧化铝工业可持续发展的主要瓶颈。

而我国内蒙古中西部和山西北部等地区的煤炭发电后产生的高铝粉煤灰储量丰富，仅内蒙准格尔煤田潜在的高铝粉煤灰资源蕴藏量就达150亿吨，相当于我国目前铝土矿保有储量的8倍以上，并且部分高铝粉煤灰中氧化铝含量可达到40%-50%。近几年来，我国各大院校和科研单位积极开展了高铝粉煤灰提取氧化铝新工艺研究，主要工艺方法为：预脱硅-碱石灰烧结法、一步酸溶法、硫酸铵烧结-拜耳法、石灰石烧结-低温拜耳法等，其中酸法因存在对设备材质腐蚀严重、产品杂质含量较高难以生产冶金级氧化铝等问题难以实现大规模工业化生产，硫酸铵烧结法存在渣相流量大、氨气回收利用难等缺点也没有产业化实例，石灰石烧结法与碱石灰石烧结法类似，但其渣量更大、能耗更高，并且回收率较碱石灰石烧结法稍低，而预脱硅-碱石灰烧结法是目前唯一实现工业化生产并取得成功的工艺方法，公开日期为2011年11月23日的中国专利“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法”，申请号为CN201110117710公开了此工艺的技术特点。

然而该专利采用高温高压的预脱硅工艺，需要高压预脱硅槽等难操作的设备，而且得到的脱硅灰含有大量无法通过洗涤除去的化学碱。碱进入氧化铝生产系统后造成硅酸钙制备系统和氧化铝生产系统碱不平衡，需要增加蒸发排盐、碳碱苛化等工序，同时消耗大量石灰乳作为苛化原料，增加了大量成本。因此如何提供一种新的预脱硅生产工艺，避免高压预脱硅并且降低脱硅灰中的化学碱含量，使两系统达到碱平衡是有待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，解决了现有的高铝粉煤灰预脱硅的方法存在的产生的脱硅灰碱含量高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，包含：控制高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液的预脱硅反应在常压下进行；所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5%-13.5%。

进一步地，本方法还包含：所述预脱硅反应的温度为60℃-100℃。

进一步地，本方法还包含：按ml/g计，控制所述氢氧化钠溶液与所述高铝粉煤灰的液固比为2：1-5：1之间。

进一步地，本方法还包含：控制所述预脱硅反应的反应时长为1.5-3h。

实验发现高铝粉煤灰预脱硅采用高温高压工艺会产生大量的方钠石物相，该物相中含有大量的氧化钠，而该种物相难溶于水，因此很难洗去其中包含的大量的氧化钠。而采用发明提供的方法则大大减少了方钠石相的生成，从而减少了生成物里面的氧化钠。采用本方法处理高铝粉煤灰，可使脱硅后的高铝粉煤灰氧化钠含量达到2.8%以下，同时使氧化硅溶出率达到39%以上，脱硅后的高铝粉煤灰铝硅比达到2.1以上，低碱低硅的脱硅粉煤灰采用碱石灰烧结法提取氧化铝，脱硅液可加入石灰生产活性硅酸钙，使硅酸钙生产系统与铝生产系统达到碱平衡，从而减少了铝生产系统的蒸发排盐、碳碱苛化等工艺。

本发明提供的高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，通过控制预脱硅反应在常压下进行，同时通过调整反应温度及氢氧化钠溶液的浓度，降低了脱硅中的碱含量的同时，还避免了高压脱硅，从而降低了生产成本。

具体实施方式

本发明实施例提供的高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，将高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液导入常压容器中，控制氢氧化钠溶液与高铝粉煤灰的体积质量比为在2：1-5：1之间,在搅拌加热的条件下进行反应1.5-3h，反应结束后进行固液分离得到粉煤灰滤饼和脱硅液，将粉煤灰滤饼经过洗涤后得到低硅低碱的脱硅灰；其中，洗涤滤饼所得洗涤液用于下批次脱硅时调整反应体系的液固比或苛化生石灰消化用水；其中，氢氧化钠溶液的浓度控制在5%-13.5%之间，同时预脱硅反应温度为60℃-100℃。

实施例1：

将100g高铝粉煤灰，其中，氧化铝含量47.21%，氧化硅含量39.72%，与质量浓度为13%氢氧化钠溶液300ml混合加入1L烧杯中，在搅拌的条件下水浴加热到97℃后，保温搅拌2.5h，然后进行真空抽滤得到液相的脱硅液和固相的粉煤灰滤饼；滤饼洗涤，将所得粉煤灰滤饼加入300ml蒸馏水在85℃水浴中浆洗20min，然后过滤分离，重复浆洗步骤2次，洗涤用水用作下次脱硅调整液，最后过滤后将滤饼于105℃温度烘干，测得滤饼中的铝硅比为2.21，Na₂O百分含量为2.67，可以继续采用碱石灰烧结法提取氧化铝。

实施例2：

将100g高铝粉煤灰，其中氧化铝含量为45.20%，氧化硅含量为41.55%与质量浓度12%的氢氧化钠溶液300ml混合加入1L烧杯中，在搅拌的条件下水浴加热到98℃，保温搅拌2.5h，然后进行真空抽滤，得到液相的脱硅液和固相的脱硅灰滤饼；将滤饼加入300ml蒸馏水在85℃水浴中浆洗20min，然后过滤分离，重复浆洗步骤2次，洗涤用水用作下次脱硅调整液，最后过滤后将滤饼于105℃温度烘干，测得滤饼中的铝硅比为2.15，Na₂O百分含量为2.71，可以继续采用碱石灰烧结法提取氧化铝。

实施例3：

将100g高铝粉煤灰，其中氧化铝含量为45.20%，氧化硅含量为41.55与质量浓度13.5%的氢氧化钠溶液250ml混合加入1L烧杯中，在搅拌的条件下水浴加热到95℃，保温搅拌2.5h，然后进行真空抽滤，得到液相的脱硅液和固相的脱硅灰滤饼；将滤饼加入300ml蒸馏水在85℃水浴中浆洗20min，然后过滤分离，重复浆洗步骤2次，洗涤用水用作下次脱硅调整液，最后过滤后将滤饼于105℃温度烘干，测得滤饼中的铝硅比为2.20，Na₂O百分含量为2.62，可以继续采用碱石灰烧结法提取氧化铝。

实施例4：

将600kg高铝粉煤灰，其中，氧化铝48.30%，氧化硅38.64%，与质量比为13.5%氢氧化钠溶液1.6m³混合加入6.28立方米的搅拌槽中，采用蒸汽加热到95℃后，保温搅拌2.75h。然后采用40m²板框压滤机进行压滤，过滤滤饼重新加入搅拌槽并加入1.5m²的清水进行加热搅拌，然后料浆采用板框压滤机进行压滤，重复化浆洗涤-过滤两次，所得洗涤液用作生石灰苛化用水，所得滤饼烘干后，测得滤饼铝硅比为2.18，Na₂O含量为2.78，可以继续采用碱石灰烧结法提取氧化铝。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量的方法，其特征在于，包含：

控制高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液的预脱硅反应在常压下进行；

所述氢氧化钠溶液的质量百分浓度为5%-13.5%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：

控制所述预脱硅反应的温度为60℃-100℃。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包含：按ml/g计，控制所述氢氧化钠溶液与所述高铝粉煤灰的液固比为2：1-5：1。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包含：

控制所述预脱硅反应的反应时长为1.5-3h。