CN106946281A - 一种含硅铝酸钠溶液脱硅剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝硅酸钠脱硅剂及其制备方法和用途，涉及一种用于对高压水化学法与亚熔盐法氧化铝生产过程中产生的含硅的铝酸钠溶进行脱硅的铝硅酸钠脱硅剂及其制备方法和用途。本发明通过合成的铝硅酸钠脱硅剂可将Na2O浓度高达550g/L的含硅铝酸钠溶液中的二氧化硅浓度降低到3g/L以下，使溶出液中的铝以铝酸钠或氢氧化铝的形式更有效的析出，这样可以简化高压水化学法与亚熔盐法的氧化铝生产工艺流程，缩减其稀释单元工艺，同时节省蒸汽能耗，提高碱介质的循环效率，大幅度降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于铝酸钠溶液脱硅领域，涉及一种铝硅酸钠脱硅剂及其制备方法和用途，尤其涉及一种用于对高压水化学法与亚熔盐法氧化铝生产过程中产生的含硅的铝酸钠溶进行脱硅的铝硅酸钠脱硅剂及其制备方法和用途。
背景技术
我国铝土矿以中低品位一水硬铝石为主，包括硅、铁和钛等杂质。粉煤灰中氧化铝的含量可达40％以上，相当于我国的中等品位铝土矿中氧化铝的含量。铁和钛在碱液中通常是难溶的，而铝土矿中以氧化铝水化复盐形式存在的硅会很快的溶解在碱液中，较高的硅浓度导致溶出液中的钠铝不能有效析出，造成产品质量降低。故而在分解含硅铝酸钠溶液前须专门脱硅。
赤泥是氧化铝生产过程中所产生的废渣，大致1吨氧化铝产出1.0—1.5吨赤泥，可用与拜耳法主体溶出工艺相配套的高压水化学法与亚熔盐法来回收赤泥中的钠铝。高压水化学法与亚熔盐法溶出赤泥后得到的铝酸钠溶液中含有大量的硅。
脱硅过程就是使溶液中过饱和的硅酸钠转化为沉淀析出，因此必须用脱硅剂对溶出液进行脱硅。含硅的铝酸钠溶液的脱硅已有不少研究，国内外对脱硅剂的研究主要集中在低碱浓度(370g/以下)铝酸钠溶液体系下，有氧化钙、水合硫铝酸钙等，前者易于获得且经济，但是脱硅效率低；后者脱硅效果好但价格较高。而且上述脱硅剂都要用到氧化钙，氧化钙不可再生且价格一直上涨。
CN 101423237A公开了一种中高浓度硅铝酸钠溶液添加复合脱硅剂深度脱硅的方法，该方法采用氧化钙与硫酸钙的复合脱硅剂，对中高浓度硅铝酸钠溶 液常压脱硅。但该方法不适用于原碱浓度为530～550g/L的硅铝酸钠溶液，且其脱硅效果也不是很理想，采用氧化钙和硫酸钙的成本也较高。
因此，找到一种低廉合适的脱硅剂对于降低能耗、促进氧化铝工业的发展有着重要的意义。
在高浓碱性介质强化溶出拜尔赤泥工艺中，溶出液经稀释分离后进行脱硅，高压水化学法与亚熔盐法一般要将原碱浓度从530～550g/L左右稀释到350～370g/L再进行脱硅，之后再蒸发浓缩回500g/L以上，进行铝酸钠结晶，结晶后的母液蒸发返回至溶出段。如果能直接对高浓度的溶出液进行脱硅，既可以减少蒸发过程中的能耗，更能缩减稀释工艺单元，提高碱介质的循环效率。
发明内容
针对现有脱硅剂的不足和局限性，以及现有技术很难直接对高浓度的溶出液进行脱硅等问题，本发明提供了一种铝硅酸钠脱硅剂及其制备方法和用途。本发明以氢氧化钠、含铝和硅的原料和水为原料，制备铝硅酸钠脱硅剂，并用其对含硅的高浓度铝酸钠溶液进行深度脱硅。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种铝硅酸钠脱硅剂，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～80份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～40份
H2O 50～180份。
其中，氢氧化钠的重量份可为20份、30份、40份、50份、60份、70份或80份等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果；含铝和硅的原料中氧化铝的重量份可为5份、10份、15份、20份、25 份、30份、35份或40份等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果；水的重量份可为50份、70份、100份、130份、150份、160份或180份等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明的优选方案，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～60份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～30份
H2O 60～150份。
优选地，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～40份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～20份
H2O 80～120份。
作为本发明的优选方案，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝和硅酸钠。
优选地，所述含铝和硅的原料为铝土矿和/或粉煤灰。
优选地，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝与粉煤灰和/或铝土矿的组合，例如氢氧化铝与粉煤灰的组合，氢氧化铝与铝土矿的组合，氢氧化铝与粉煤灰和铝土矿的组合。
优选地，所述含铝和硅的原料为硅酸钠与铝土矿和/或粉煤灰的组合，例如硅酸钠与铝土矿的组合，硅酸钠与粉煤灰的组合，硅酸钠与铝土矿和粉煤灰的 组合。
优选地，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝和硅酸钠与铝土矿和/或粉煤灰的组合，例如氢氧化铝、硅酸钠和铝土矿的组合，氢氧化铝、硅酸钠和粉煤灰的组合，氢氧化铝、硅酸钠、铝土矿和粉煤灰的组合等。
优选地，所述含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为0.5～4，例如0.5例如0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5或4等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果。
第二方面，本发明提供了上述铝硅酸钠脱硅剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的水、氢氧化钠与含铝和硅的原料混合加入到搅拌反应釜中，控制反应釜内的温度为100～350℃，在搅拌下反应0.5～48h后将所得到的浆料过滤，滤饼用水洗涤后，即制得铝硅酸钠脱硅剂，经干燥后可得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，同时得到Na2O浓度小于300g/L的铝酸钠溶液。
其中，所述反应釜为搅拌反应釜，但并不仅限于搅拌反应釜，其他可达到相同效果的反应釜同样适用于本发明。
其中，反应温度可为100℃、130℃、150℃、170℃、200℃、230℃、250℃、270℃、300℃、330℃或350℃等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果；反应时间可为0.5h、1h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或48h等，但并不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果；铝酸钠溶液中Na2O浓度290g/L、250g/L、200g/L、150g/L、100g/L或50g/L等且还包括其他在所选范围内且未列举出的数据。
作为本发明的优选方案，所述反应在170～300℃下进行。
优选地，所述反应时间为1～5h。
第三方面，本发明提供了一种含硅的铝酸钠溶液的脱硅方法，所述方法包括以下步骤：
将所述铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量大于10g(干基)/L，在脱硅温度60～120℃下脱硅1～24h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
其中，所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量可为11g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L或65g/L等且包括更大的添加量，并且不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果。
所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量一般大于10g(干基)/L，但不排除特殊情况下会有小于10g(干基)/L的情况，其根据实际情形进行调整。
作为本发明的优选方案，所述待脱硅的铝酸钠溶液中Na2O的浓度为140～550g/L，例如140g/L、200g/L、230g/L、250g/L、270g/L、300g/L、330g/L、350g/L、370g/L、400g/L、430g/L、450g/L、470g/L、500g/L、530g/L或550g/L等，但不限于所列举的数值，其他在所选范围内的数值均可达到同样的效果。
优选地，所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30～150g(干基)/L。
作为本发明的优选方案，所述脱硅的铝酸钠溶液中SiO2含量小于3g/L，例如2.7g/L、2.5g/L、2.3g/L、2g/L、1.7g/L、1.5g/L、1.3g/L、1g/L、0.7g/L、0.5g/L或0.3g/L等且包括更低的含量，并且不限于所列举的数值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的铝硅酸钠脱硅剂可直接在高碱浓度(Na2O浓度高达550g/L)的原溶出液中进行脱硅，不需要稀释溶出液，脱硅后的铝酸钠溶液中SiO2含量为小于3g/L，该方法节省了蒸汽能耗，缩减了工艺单元。
同时，本发明所用的原料没有特殊限定，采用的铝土矿和粉煤灰等原料均十分常见且经济。
本发明提出了合成脱硅剂的合成范围及脱硅工艺条件。
附图说明
图1为本发明在170、190、210、230、250℃制备得到的铝硅酸钠脱硅剂的XRD图；
图2为本发明在230、250、270、290℃制备得到的铝硅酸钠脱硅剂的XRD图；
图3为190℃下制备得到的铝硅酸钠脱硅剂的SEM图；
图4为210℃下制备得到的铝硅酸钠脱硅剂的SEM图；
图5为270℃下制备得到的铝硅酸钠脱硅剂的SEM图。
具体实施方式
以下结合若干个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离发明构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
实施例1
(1)将300g水、158g氢氧化钠、138g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：41：24，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.53。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为170℃，反应2h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围 下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为74g/L；Na2O的浓度为202g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为6g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为2.02g/L。
实施例2
(1)将300g水、158g氢氧化钠、150g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：41：26，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.72。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为190℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为89g/L；Na2O的浓度为202g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为70g/L，在脱硅温度100℃下脱硅6h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为2.59g/L。
实施例3
(1)将300g水、158g氢氧化钠、170g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：41：29，含铝和硅 的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为2.04。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为210℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为114g/L；Na2O的浓度为202g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为70g/L，在脱硅温度100℃下脱硅6h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为2.45g/L。
实施例4
(1)将320g水、168g氢氧化钠、150g氢氧化铝、70g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝146：68：40，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为2.65。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为250℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为105g/L；Na2O的浓度为226g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为460g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为460g/L；SiO2的浓度为1.35g/L。
实施例5
(1)将285g水、168g氢氧化钠、150g氢氧化铝、140g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝74：34：20，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.32。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为250℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为75g/L；Na2O的浓度为208g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为490g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为490g/L；SiO2的浓度为1.98g/L。
实施例6
(1)将300g水、168g氢氧化钠、150g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：44：26，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.73。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为89g/L；Na2O的浓度为217g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度60℃下脱硅6h，得到脱硅 的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为6g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为2.85g/L。
实施例7
(1)将270g水、203g氢氧化钠、200g氢氧化铝、165g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝63：35：23，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.68。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为130g/L；Na2O的浓度为257g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度80℃下脱硅6h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为470g/L；SiO2的浓度为1.94g/L。
实施例8
(1)将285g水、178g氢氧化钠、185g氢氧化铝、140g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝74：36：25，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.76。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度 为120g/L；Na2O的浓度为223g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为120g/L，在脱硅温度100℃下脱硅6h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为480g/L；SiO2的浓度为4g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为480g/L；SiO2的浓度为1.62g/L。
实施例9
(1)将300g水、152g氢氧化钠、170g氢氧化铝、116g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝90：37：27，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.76。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为110g/L；Na2O的浓度为190g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度120℃下脱硅6h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为520g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为520g/L；SiO2的浓度为1.82g/L。
实施例10
(1)将320g水、168g氢氧化钠、160g氢氧化铝、70g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝146：68：43，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为2.94。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为120g/L；Na2O的浓度为227g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为70g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为550g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为550g/L；SiO2的浓度为1.94g/L。
实施例11
(1)将285g水、184g氢氧化钠、150g氢氧化铝、140g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝74：37：20，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.32。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为290℃，反应4h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为75g/l；Na2O的浓度为233g/l。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为120g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为5g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为1.33g/L。
实施例12
(1)将720g水、330g氢氧化钠、200g铝土矿作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝128：59：17，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.18。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为50g/L；Na2O的浓度为215g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度100℃下脱硅8h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为540g/L；SiO2的浓度为5.39g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为540g/L；SiO2的浓度为3.00g/L。
实施例13
(1)将720g水、316g氢氧化钠、180g某铝土矿作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝142：63：17，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.62。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为70g/l；Na2O的浓度为205g/l。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/l，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅 的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为490g/l；SiO2的浓度为4.81g/l。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为490g/l；SiO2的浓度为1.95g/l。
实施例14
(1)将700g水、316g氢氧化钠、100g氢氧化铝、120g某粉煤灰作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝98：44：16，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.53。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为80g/L；Na2O的浓度为170g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为4.95g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为500g/L；SiO2的浓度为1.95g/L。
实施例15
(1)将720g水、320g氢氧化钠、50g氢氧化铝、60g某粉煤灰、100g某铝土矿作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝113：50：17，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.41。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围 下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为70g/L；Na2O的浓度为190g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为530g/L；SiO2的浓度为5.49g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为530g/L；SiO2的浓度为2.37g/L。
实施例16
(1)将700g水、320g氢氧化钠、120g氢氧化铝、60g某粉煤灰、50g某铝土矿、50g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝108：48：19，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.65。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂。滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为90g/L；Na2O的浓度为200g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为80g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为550g/L；SiO2的浓度为6.57g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为550g/L；SiO2的浓度为2.58g/L。
实施例17
(1)将300g水、152g氢氧化钠、120g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：40：22，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.50。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为70g/L；Na2O的浓度为210g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为146g/L；SiO2的浓度为6.37g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为146g/L；SiO2的浓度为0.19g/L。
实施例18
(1)将300g水、160g氢氧化钠、110g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：42：21，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.48。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为68g/L；Na2O的浓度为215g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为40g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱 硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为248g/L；SiO2的浓度为5.38g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为248g/L；SiO2的浓度为0.33g/L。
实施例19
(1)将300g水、160g氢氧化钠、110g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：42：21，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.48。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为68g/L；Na2O的浓度为215g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为40g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为340g/L；SiO2的浓度为5.59g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为550g/L；SiO2的浓度为0.53g/L。
实施例20
(1)将300g水、160g氢氧化钠、110g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：42：21，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.48。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应 完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为68g/L；Na2O的浓度为215g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为50g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为406g/L；SiO2的浓度为6.52g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为406g/L；SiO2的浓度为1.41g/L。
实施例21
(1)将300g水、160g氢氧化钠、110g氢氧化铝、108g硅酸钠作为原料加入到反应釜中，原料中重量份的比例H2O：NaOH：Al2O3＝95：42：21，含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为1.48。
(2)在400rpm的搅拌转速下，控制反应釜内的温度为270℃，反应3h，反应完毕后，将所得到的沉淀样品用去离子水洗涤过滤，干燥，在100℃的温度范围下干燥16h，得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，滤液铝酸钠溶液组成为：Al2O3浓度为68g/L；Na2O的浓度为215g/L。
(3)将步骤(2)中得到的干燥的铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中铝硅酸钠脱硅剂的添加量为70g/L，在脱硅温度100℃下脱硅15h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
待脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为453g/L；SiO2的浓度为6.91g/L。
脱硅的铝酸钠溶液的组成为：Na2O的浓度为453g/L；SiO2的浓度为1.27g/L。
实施例中按不同制备温度制备得到铝硅酸钠脱硅剂的XRD测试图如图1和图2所示，实施例中在190℃、210℃和270℃下制备得到铝硅酸钠脱硅剂的SEM图分别如图3、图4和图5所示。
综合实施例的结果可以看出，本发明所述的铝硅酸钠脱硅剂可直接在高碱浓度(Na2O浓度高达550g/L)的原溶出液中进行脱硅，不需要稀释溶出液，脱硅后的铝酸钠溶液中SiO2含量为小于3g/L，该方法节省了蒸汽能耗，缩减了工艺单元。同时，本发明所用的原料没有特殊限定，采用的铝土矿和粉煤灰等原料均十分常见且经济。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种铝硅酸钠脱硅剂，其特征在于，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～80份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～40份
H2O 50～180份。
2.根据权利要求1所述的铝硅酸钠脱硅剂，其特征在于，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～60份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～30份
H2O 60～150份；
优选地，所述铝硅酸钠脱硅剂主要由以下原料按重量份计制备得到：
NaOH 20～40份
含铝和硅的原料中Al2O3 5～20份
H2O 80～120份。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝和硅酸钠；
优选地，所述含铝和硅的原料为铝土矿和/或粉煤灰；
优选地，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝与粉煤灰和/或铝土矿的组合；
优选地，所述含铝和硅的原料为硅酸钠与铝土矿和/或粉煤灰的组合；
优选地，所述含铝和硅的原料为氢氧化铝和硅酸钠与铝土矿和/或粉煤灰的组合；
优选地，所述含铝和硅的原料中Al2O3与SiO2的摩尔比为0.5～4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铝硅酸钠脱硅剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的水、氢氧化钠与含铝和硅的原料混合加入到搅拌反应釜中，控制反应釜内的温度为100～350℃，在搅拌下反应0.5～48h后将所得到的浆料过滤，滤饼用水洗涤后，即制得铝硅酸钠脱硅剂，经干燥后可得到干燥的铝硅酸钠脱硅剂，同时得到Na2O浓度小于300g/L的铝酸钠溶液。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述反应在170～300℃下进行；
优选地，所述反应时间为1～5h。
6.一种含硅的铝酸钠溶液的脱硅方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将权利要求1-3任一项所述铝硅酸钠脱硅剂添加到待脱硅的铝酸钠溶液中，其中所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量大于10g(干基)/L，在脱硅温度60～120℃下脱硅1～24h，得到脱硅的铝酸钠溶液。
7.根据权利要求6所述的脱硅方法，其特征在于，所述待脱硅的铝酸钠溶液中Na2O的浓度范围为140～550g/L。
8.根据权利要求6所述的脱硅方法，其特征在于，所述铝硅酸钠脱硅剂的添加量为30～150g(干基)/L。
9.根据权利要求6-8任一项所述的脱硅方法，其特征在于，所述脱硅的铝酸钠溶液中SiO2含量小于3g/L。
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