CN108328830A

CN108328830A - 一种4a沸石母液的回收方法和回收装置

Info

Publication number: CN108328830A
Application number: CN201810099541.2A
Authority: CN
Inventors: 洪景南; 孙俊民; 高志军; 朱应宝; 许学斌; 胡剑; 陈雄兵; 王勇
Original assignee: High Aluminum Coal Resources Development and Utilization R&D Center of Datang International Power Generation Co Ltd
Current assignee: High Aluminum Coal Resources Development and Utilization R&D Center of Datang International Power Generation Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-07-27

Abstract

本发明提供一种4A沸石母液的回收方法和回收装置，回收方法包括如下步骤：1)向4A沸石母液中添加除杂剂进行除杂反应，过滤，收集滤液；2)对所述滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液；所述滤液中，氧化铝的含量为0g/L，氧化硅含量小于0.2g/L，碳碱含量小于8g/L。该方法不仅能够减缓4A沸石母液在回收蒸发时蒸发器上的结疤速度，降低蒸发器结疤清洗的频率，提高生产的连续性，降低生产运营成本，还能够最大程度将保留4A沸石母液中的有用成分，提高4A沸石母液中有用成分的回收效率。

Description

一种4A沸石母液的回收方法和回收装置

技术领域

本发明涉及一种4A沸石母液的回收方法和回收装置，属于高铝粉煤灰碱石灰烧结法生产氧化铝联产4A沸石技术领域。

背景技术

随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物提取氧化铝越来越受到人们的重视。据统计，内蒙古中西部地区高铝粉煤灰的潜在储量高达150亿吨。因此综合开发利用这些高铝粉煤灰资源中的铝硅元素，不仅可以保障我国铝工业的战略安全，还有利于当地的环境保护和发展，是一项具有重要战略意义的循环经济产业。

目前，高铝粉煤灰碱石灰烧结法生产氧化铝已工业化生产，为了解决生产氧化铝过程中联产硅产品的出路问题，提高副产品的综合利用率以及副产品的高附加值应用，降低生产成本，通常在生产氧化铝的过程中，将中间物料硅酸钠溶液和铝酸钠溶液反应合成4A沸石。随着4A沸石的生产，顺利解决了硅酸钠溶液的利用问题，同时生产组织简化，运行过程中碱平衡问题得到了合理的控制。

4A沸石合成后过滤洗涤产生了4A沸石母液需蒸发浓缩才能循环利用，但是由于4A沸石母液采用先浓缩(蒸发)后除杂的工艺，在运行过程中，容易在蒸发器一效与一闪内产生结疤，导致生产运行过程只能持续一个月左右，然后被迫中断进行结疤清洗，这大大增加了生产过程的运行成本，直接影响了氧化铝生产单位成本。同时，由于除杂采用石灰乳进行，在除杂后液固分离过程中，由于液固密度差小，附液浓度高，会出现液固分离困然，附液中大量有用成分被固体带走的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种4A沸石母液的回收方法和回收装置，该方法不仅能够减缓4A沸石母液在回收蒸发时蒸发器上的结疤速度，降低蒸发器结疤清洗的频率，提高生产的连续性，降低生产运营成本，还能够最大程度将保留4A沸石母液中的有用成分，提高4A沸石母液中有用成分的回收效率。

本发明提供一种4A沸石母液的回收方法，包括如下步骤：

1)向4A沸石母液中添加除杂剂进行除杂反应，过滤，收集滤液；

2)对所述滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液；

所述滤液中，氧化铝的含量为0g/L，氧化硅含量小于0.2g/L，碳碱含量小于8g/L。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述除杂剂选自石灰乳、生石灰、电石渣和氯化钙中的一种或多种。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述除杂剂中的钙与所述4A沸石母液中氧化铝和氧化硅之和的摩尔比为(3.0～4.5):1。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述除杂反应的温度为40～60℃。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述除杂反应的温度为42～48℃，所述除杂反应的时间为0.5～4h。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述4A沸石循环液用于高铝粉煤灰的预脱硅处理。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，步骤1)中还包括收集滤饼，所述滤饼用于生料的制备。

本发明还提供一种4A沸石母液的回收装置，用于上述任一所述的4A沸石母液的回收方法；

包括：4A沸石母液单元、除杂单元、分离单元、蒸发单元；

所述4A沸石母液单元与所述除杂单元连通，所述除杂单元与所述分离单元连通，所述分离单元与所述蒸发单元连通。

如上所述的4A沸石母液的回收装置，其中，还包括驱动单元，所述4A沸石母液单元通过所述驱动单元与所述除杂单元连通。

如上所述的4A沸石母液的回收方法，其中，所述除杂单元包括互相连通的反应器和除杂剂储存罐；

所述4A沸石母液单元通过所述驱动单元与所述反应器连通。

本发明的实施，至少具有如下优势：

1、本发明的4A沸石母液的回收方法操作简单，能够降低用于蒸发浓缩4A沸石母液的蒸发器的结疤速度，使蒸发器的运行时间由一个月延长至三个月，显著提高了生产效率；

2、本发明的4A沸石母液的回收方法先除杂再浓缩，能够保留4A沸石母液中大量的有效成分；

3、本发明的4A沸石母液的回收方法无需额外添加设备，建设了设备的投资成本；

4、本发明的4A沸石母液的回收方法能够利用4A沸石母液自身温度进行除杂，无需额外加热，所需能耗低；

5、本发明的4A沸石母液的回收方法生产的固相可返回生料配置工序循环利用；

6、本发明的4A沸石母液的回收装置组成简单，制造成本低，可操作性强。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的4A沸石母液的回收方法的流程图；

图2为本发明的4A沸石母液的回收装置一实施例的结构示意图；

图3为本发明的4A沸石母液的回收装置又一实施例的结构示意图；

图4为本发明的4A沸石母液的回收装置再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有的高铝粉煤灰提取氧化铝的工艺中，为了提高副产品的综合利用率以及副产品的高附加值应用，降低生产成本，通常在生产氧化铝的过程中，将中间物料硅酸钠溶液和铝酸钠溶液反应合成4A沸石。

4A沸石合成后过滤洗涤产生了4A沸石母液，该4A沸石母液在经过蒸发浓缩还可以循环利用，但是由于4A沸石母液中含有氧化铝、氧化硅以及碳酸钠，因此在浓缩时容易在蒸发器产生结疤，即，会在蒸发器内表面上析出并附着一系列固态物质，不仅会堵塞蒸发器，还会使蒸发器的传热系数严重降低，从而降低设备产能，增加能耗，并且生产运行过程只能持续一个月左右，然后被迫中断进行结疤清洗，这大大增加了生产过程的运行成本，直接影响了氧化铝生产单位成本。

本发明提供的4A沸石母液的回收方法能够在回收处理4A沸石母液时，降低4A沸石母液在蒸发器中的结疤速度，抑制结疤的生成。

图1为本发明的4A沸石母液的回收方法的流程图。

如图1所示，本发明的4A沸石母液的回收方法包括：

S101：向4A沸石母液中添加除杂剂进行除杂反应，过滤，收集滤液。

其中，4A沸石母液是指利用高铝粉煤灰生产氧化铝的过程中，将中间物料硅酸钠溶液和铝酸钠溶液反应合成4A沸石时，过滤该4A沸石后产生的滤液。

由于结疤的主要物质为氧化铝，氧化硅以及碳酸钠，因此，在对4A沸石母液进行蒸发浓缩之前，先利用除杂剂对其中的氧化铝，氧化硅以及碳酸钠进行沉淀分离，从而有效的杜绝了4A沸石母液中氧化铝，氧化硅以及碳酸钠在蒸发器中的析出结疤。

经检测表明，利用本发明的方法得到的滤液中，氧化铝的含量为0g/L，氧化硅含量小于0.2g/L，碳碱含量小于8g/L，其中，碳碱即为碳酸钠。也就是说，本发明的回收方法中，除杂反应能够有效的清除氧化铝，氧化硅以及碳酸钠。

S102：对滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液。

随后，对经过除杂反应后的滤液进行浓缩处理，得到4A沸石循环液。该循环液能够直接用于高铝粉煤灰预脱硅处理中，具体地，该4A沸石循环液能够作为碱液对高铝粉煤灰进行预脱硅处理。

由于在浓缩处理之前，4A沸石母液已经经过除杂处理，因此在浓缩时蒸发器中的结疤速度明显降低，即，单位时间内的结疤量明显减少，从而能够有效延长生产运行周期。经过长期的作业表明，利用本发明的方法对4A沸石母液进行回收，蒸发器内的结疤量明显降低，生产运行周期由一个月延长至三个月，大大降低蒸发器的清洗频率，节省了人力和物力。

同时，由于蒸发器内的结疤量显著减少，因此浓缩后的4A沸石循环液能够完全利用，不会被大量吸附在蒸发器内部。

本发明在对4A沸石母液进行回收处理时，首先将除杂剂加入到4A沸石母液中，将4A沸石母液中的氧化铝、氧化硅、碳酸钠转化成固相而从浆液中分离出来，分离后的母液中氧化铝、氧化硅、碳酸钠浓度大大降低，从而降低了其在蒸发浓缩过程中析出的可能性，即抑制产生结垢的可能性，从而大大降低了蒸发器结疤的速度，提高生产的连续性。

进一步地，本发明的除杂剂选自石灰乳、生石灰、电石渣和氯化钙中的一种或多种。

也就是说，除杂剂可以是上述物质中的任一种，也可以多种物质的混合物。

其中，当除杂剂为多种物质的混合物时，本发明不限制各种物质之间的比例。

进一步地，在进行除杂反应时，需要对除杂剂与4A沸石母液的量进行限定，其中除杂剂的量是以除杂剂中的钙计算的，4A沸石母液的量是以4A沸石母液中氧化铝与氧化硅之和计算的。

具体地，除杂剂中的钙的物质的量与4A沸石母液中氧化铝和氧化硅的物质的量之和的比例为(3.0～4.5):1。

另外，除杂反应的进行还与其他的工艺条件相关，例如温度和时间。

发明人研究发现，4A沸石母液中氧化铝在40～60℃条件下优先与除杂剂反应生成固相沉淀得以分离，因此，本发明的除杂反应的温度为40～60℃。

同时，由于过滤4A沸石时，生成的4A沸石母液的温度一般在42～48℃之间波动，因此利用这一特性，可以直接往4A沸石母液加入除杂剂进行除杂反应，无需额外加热即可达到除杂效果。同时，除杂反应的时间为0.5～4h。

在本发明的步骤1)中，过滤操作生成的滤液收集后浓缩能够成为4A沸石循环液直接用于高铝粉煤灰的预脱硅处理中，过滤操作生成的滤饼也能够被收集以作为生料的配制。

图2为本发明的4A沸石母液的回收装置一实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供的4A沸石母液的回收装置，包括：4A沸石母液单元1、除杂单元2、分离单元3、蒸发单元4；

4A沸石母液单元1与除杂单元2连通，除杂单元分离单元3连通，分离单元3与蒸发单元4连通。

上述实施例的4A沸石母液的回收装置能够直接用于实施本发明的4A沸石母液的回收方法。

其中，4A沸石母液单元1用于储存4A沸石母液，除杂单元2用于进行除杂反应，分离单元3用于对除杂反应后的反应体系进行过滤分离，蒸发单元4用于接收来自于分离单元3的滤液并对滤液进行浓缩处理，最终得到4A沸石循环液。可以想到的是，该蒸发单元4可以直接与预脱硅处理单元连通，将4A沸石循环液通入高铝粉煤灰中进行预脱硅。

具体地，4A沸石母液单元1可以为4A沸石母液槽，除杂单元2可以为蒸发加热槽，分离单元3可以为排盐系统，蒸发单元4可以为蒸发器。

用上述回收装置对4A沸石母液进行回收处理，能够显著降低蒸发单元4(蒸发器)中的结疤速度，减少蒸发单元4(蒸发器)中的结疤量。

图3为本发明的4A沸石母液的回收装置又一实施例的结构示意图。

如图2-图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例中提供的4A沸石母液的回收装置还包括驱动单元5。

该驱动单元5设置在4A沸石母液单元1和除杂单元2之间，用于将4A沸石母液单元1中的4A沸石母液驱动至除杂单元2中。具体地，该驱动单元5可以为4A沸石母液泵。

请同时参考图3-图4，在上述实施例的基础上，本实施例中提供的4A沸石母液的回收装置中，除杂单元2包括互相连通的反应器21和除杂剂储存罐22，4A沸石母液单元1通过驱动单元5与反应器21连通。

其中，反应器21用于为4A沸石母液和除杂剂提供进行除杂反应的场所，除杂剂储存罐22用于储存除杂剂。

可以想到的是，除杂剂储存罐22与反应器21连通的管路上会设置一阀门，当需要进行除杂反应时，可以打开阀门使除杂剂进入反应器21中与来自于4A沸石母液单元1的4A沸石母液进行除杂反应。

以下，通过三个具体实施例详细介绍本发明的4A沸石母液的回收方法，其中该回收方法通过上述回收装置进行。

此处，对下述实施例中出现的技术名词进行解释。

Na₂O_k、Na₂O_c、N_T是氧化铝工业中常用的技术名词。

用Na₂O_k来表征铝酸钠或其它碱性溶液中NaOH与NaAlO₂的含量之和，具体计算过程可以是分别将NaOH及NaAlO₂含量均折合成Na₂O来计算，然后将二者相加所得的值称为溶液中的苛碱含量，现有技术中可用Na₂O_k/Na₂O/Nk来表示；

用Na₂O_c来表征铝酸钠或其它碱性溶液中Na₂CO₃的含量，具体是将溶液中Na₂CO₃的含量折合成Na₂O计算，现有技术中可用Na₂O_c或Nc来表示。

N_T具体是溶液中NaOH与Na₂CO₃的含量之和。

上述计算方法是本领域的共知常识，本领域技术人员可根据Na₂O_k、Na₂O_c、N_T常规的计算方法直接进行相关计算。

实施例1

本实施例的的4A沸石母液的回收方法包括如下步骤：

1)取300ml 4A沸石母液直接与15.15ml除杂剂混合进行除杂反应，该4A沸石母液自身温度为48℃，0.5小时后，过滤反应体系，得滤液；

除杂剂为有效钙浓度为154.68g/L的石灰乳；

且石灰乳中的氧化钙摩尔值与4A沸石母液中的氧化铝和氧化硅摩尔值之和的比值为3.5:1；

经检测，4A沸石母液由如下浓度的物质组成：

N_T:60.65g/L；

Nk:48.82g/L；

Nc:11.83g/L；

Al₂O₃:3.42g/L；

SiO₂:0.38g/L；

经检测，滤液由如下浓度的物质的组成：

N_T:54.13g/L；

Nk:46.92g/L；

Nc:7.21g/L；

Al₂O₃:0g/L；

SiO₂:0.18g/L。

2)对滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液。

实施例2

本实施例的的4A沸石母液的回收方法包括如下步骤：

1)取300ml4A沸石母液直接与2.85g除杂剂混合进行除杂反应，该4A沸石母液自身温度为46℃，1小时后，过滤反应体系，得滤液；

除杂剂为有效钙为86.23％的生石灰；

且生石灰中的氧化钙摩尔值与4A沸石母液中的氧化铝和氧化硅摩尔值之和的比值为4.0:1；

经检测，4A沸石母液由如下浓度的物质组成：

N_T:58.37g/L；

Nk:46.29g/L；

Nc:12.08g/L；

Al₂O₃:3.15g/L；

SiO₂:0.34g/L；

经检测，滤液由如下浓度的物质的组成：

N_T:54.27g/L；

Nk:46.68g/L；

Nc:7.59g/L；

Al₂O₃:0g/L；

SiO₂:0.09g/L。

2)对滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液。

实施例3

本实施例的的4A沸石母液的回收方法包括如下步骤：

1)取300ml4A沸石母液直接与4g除杂剂混合进行除杂反应，该4A沸石母液自身温度为44℃，2小时后，过滤反应体系，得滤液；

除杂剂为有效钙为68.93％的电石渣；

且电石渣中的氧化钙摩尔值与4A沸石母液中的氧化铝和氧化硅摩尔值之和的比值为4.5:1；

经检测，4A沸石母液由如下浓度的物质组成：

N_T:58.37g/L；

Nk:46.29g/L；

Nc:12.08g/L；

Al₂O₃:3.15g/L；

SiO₂:0.34g/L；

经检测，滤液由如下浓度的物质的组成：

N_T:53.81g/L；

Nk:46.23g/L；

Nc:7.58g/L；

Al₂O₃:0g/L；

SiO₂:0.16g/L。

2)对滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种4A沸石母液的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

2)对所述滤液进行浓缩处理，得4A沸石循环液；

2.根据权利要求1所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，所述除杂剂选自石灰乳、生石灰、电石渣和氯化钙中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，所述除杂剂中的钙与所述4A沸石母液中氧化铝和氧化硅之和的摩尔比为(3.0～4.5):1。

4.根据权利要求3所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，所述除杂反应的温度为40～60℃。

5.根据权利要求4所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，所述除杂反应的温度为42～48℃，所述除杂反应的时间为0.5～4h。

6.根据权利要求1-5任一所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，所述4A沸石循环液用于高铝粉煤灰的预脱硅处理。

7.根据权利要求6所述的4A沸石母液的回收方法，其特征在于，步骤1)中还包括：收集滤饼，所述滤饼用于生料的制备。

8.一种4A沸石母液的回收装置，其特征在于，用于实施权利要求1-7任一所述的4A沸石母液的回收方法；

包括：4A沸石母液单元、除杂单元、分离单元、蒸发单元；

9.根据权利要求8所述的4A沸石母液的回收装置，其特征在于，还包括驱动单元，所述4A沸石母液单元通过所述驱动单元与所述除杂单元连通。

10.根据权利要求9所述的4A沸石母液的回收装置，其特征在于，所述除杂单元包括互相连通的反应器和除杂剂储存罐；

所述4A沸石母液单元通过所述驱动单元与所述反应器连通。