CN113716577B - 一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法 - Google Patents

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Abstract

一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，包括以下步骤：（1）将含高岭土的含硅铝原料磨细后，与碱溶液混合，加热反应，过滤，洗涤，得铝渣A和循环碱液；（2）在步骤（1）所得铝渣A中加入酸溶液，混合搅拌溶出，过滤，洗涤，得含硅铝渣和铝盐溶液；（3）在步骤（2）所得含硅铝渣中加入碱溶液，混合搅拌反应，过滤，洗涤，得脱硅铝产品和硅酸盐溶液。本发明方法可获得Al2O3含量高、SiO2含量低且符合氧化铝、耐火材料、高铝水泥、陶瓷生产用的脱硅含铝产品要求，Al2O3回收率高，脱硅比及脱硅效率高，方法简单，条件温和非高温高压，湿法为主，成本低，符合节能减排及双碳政策，适宜于工业化生产。

Description

一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法
技术领域
本发明涉及一种脱硅方法，具体涉及一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法。
背景技术
中国是铝业生产第一大国，但铝土矿储量约为10亿吨以上，仅占世界储量的3.3%，多为含高岭土含量非常高的铝土矿，生产成本高、赤泥量较大。铝土矿中含有的二氧化硅，现有均是采用浮选脱硅法分离其中的硅矿物，但是，其产生的尾矿为氧化铝和二氧化硅的混合物，氧化铝损失仍然很大。现有的氧化铝生产技术中，一般只是加碱并于100℃下反应，叫做预脱硅，但实质上只实现了硅矿物种类的晶格转型，也就是高岭土变成了钠硅渣，并没有将一水硬铝石和高岭土或者钠硅渣进行分离，使得硅元素以钠硅渣等形式进入到下一个高温溶出工艺环节，在没有石灰参与时，最后以钠硅渣形式成为了赤泥的成分之一；而在有石灰参与时，最后以钙硅渣、霞石等形式成为了赤泥的成分之一。由于原料中含有较多的二氧化硅，被外排堆存的赤泥中钠硅渣造成了氧化钠、氧化铝的损失，在拜耳法氧化铝生产过程中，含硅矿物的危害，除因生成钠硅渣引起Al2O3和Na2O的损失之外，还包括：氢氧化铝晶种分解过程中，因溶解态的硅酸根离子脱硅反应析出的钠硅渣进入氢氧化铝，引起产品质量下降；钠硅渣在设备表面析出，特别是换热面上析出，成为结疤，使传热系数下降，增加能耗和清理工作量。
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的红褐色粉泥状的强碱性固体废弃物，中国作为氧化铝生产大国，赤泥堆存量和年产生量都很大，据估算，当前我国赤泥堆存量约6亿吨，年新产生量仍在7000万吨以上。大量的赤泥不能有效利用，只能堆存，既占用大量土地，也存在很大的环境风险。目前，赤泥综合利用虽然取得一定的阶段性成效，但其综合利用规模、综合利用率一直维持在较低水平。我国赤泥年综合利用量在500万吨以下，远小于每年新产生量。在环保要求越来严的今天、在土地越来越宝贵的今天，在碳减排和碳达峰的要求下，赤泥利用显得尤为重要。
因此，如何更加高效的利用和回收含高岭土的含硅铝原料成为热门研究的课题。目前，工业中常见的含高岭土的含硅铝原料包括铝土矿（氧化铝含量为25～75%，二氧化硅含量为3～30%）、高岭土（氧化铝含量为30～55%，二氧化硅含量为30～55%）和煤炭（氧化铝含量为2.5%，二氧化硅含量为2.8%）所产生的一类大宗固废粉煤灰（氧化铝含量为17～35%，二氧化硅含量为40～60%）与煤矸石（氧化铝含量为16～36%，二氧化硅含量为52～65%）等。这些低品位铝土矿（高岭土）及尾矿原料存在的问题主要包括：（1）产品附加值低，国内大部分企业以生产原矿或对原矿进行简单加工即出售，缺乏对产品的深加工；（2）降黏技术有限使得制备造纸涂布级高岭土困难。特别是对高岭土生产氧化铝及硅肥方面，目前未见产业化方面的报道。
高岭石矿石提炼氧化铝等课题研究核心问题都在于原料含有大量高岭石，而高岭石含硅40%以上难以高效脱除；可以说解决了高岭石生产氧化铝的技术和经济利用问题，我国铝工业的可持续发展问题完全不用担忧。而粉煤灰是当前我国排放量极大的几类工业废料之一，据统计，中国粉煤灰累计堆积量为120亿吨，且每年以1.6亿吨速度增加，但在我国的综合利用率仅为40%左右，远远低于发达国家水平，如利用廉价的粉煤灰矿原料作为含硅铝原料，将其酸溶分解制备氧化铝，副产品可进一步加工生产高品质硅肥，不仅将为中国粉煤灰矿综合利用寻找一条新的出路，对我国铝工业生产发展也具有重要意义。我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿吨以上，现在每年还要排放出近1亿吨，其中洗矸约1500多万吨，而煤矸石中富含的高岭石亦称煤系高岭石，其中含有的Al2O3，同样具有很大的开发利用价值，不仅可解决占用大量土地的问题，还能缓解空气、水原料、土地原料等方面的环境问题。综上，开展以低品位铝土矿、高岭土、粉煤灰及煤矸石等大宗固废含高岭土的含硅铝原料分离综合利用和污染防控技术研究并工程化应用，提高原料化综合利用效率与水平，符合当今经济发展要求，前景十分广阔。
CN103435079A公开了一种含铝硅酸盐矿物低温分解生产氧化铝的工艺，包括以下步骤：（1）将含铝硅酸盐矿物磨细后，与20～60wt%的强碱溶液按质量比为1.0:0.5～2.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为200～300℃，压力为2～6MPa，反应时间为1～8h，固液分离，得提钾母液和提铝熟料；（2）将步骤（1）所得提铝熟料用5～50wt%的酸液浸取20～40min，酸液的用量为提铝熟料重量的1～10倍，使熟料中的铝反应进入液相，过滤分离除去不溶残渣，然后调节含铝溶液的pH值至8～10，得Al(OH)3沉淀物，固液分离得滤液和滤渣，滤渣主要成分为Al(OH)3；（3）将步骤（2）所得主要成分为Al(OH)3的滤渣于温度950～1200℃煅烧1.5～2.5h，即成。但是，该方法使用了高温高压的水热反应和高温煅烧，不仅对高压反应釜要求高，且能耗也较高。
CN101857255A公开了一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸及纯碱的工艺方法，是运用纯碱循环的原理，采用烧结法工艺，通过纯碱碱融-烧碱碱熔-碳化-水解，实现同时提取高硅低铝矿物原料中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及纯碱：（1）纯碱碱融；（2）水淬；（3）湿磨；（4）浆料溶解；（5）烧碱碱熔；（6）干粉溶解；（7）氢氧化铝溶出；（8）第一碳化；（9）滤饼溶解；（10）脱硅提纯；（11）稀释水解；（12）滤液浓缩；（13）第二碳化；（14）滤液蒸发；（15）冷却结晶；（16）滤饼干燥；（17）尾气喷淋；（18）配料干燥。但是，该方法的工艺步骤过于复杂，成本高，在工业上难以推广，且并未公开氧化铝在实施例中的提取率和二氧化硅的提取率。
CN1994881A公开了一种利用铝土矿尾矿制备聚硅酸铝铁水处理剂的方法，是针对尾矿铝硅含量为主的特点，经过一系列工艺制备得到聚硅酸铝水处理剂，其处理工艺如下：尾矿经过高温焙烧后，用草酸浸出，随后固液分离，得到含铝溶液和固体渣；固体渣用氢氧化钠进行碱熔后形成水玻璃，水玻璃经过酸化、聚合后形成聚硅酸，最后把酸溶过程中得到的含铝溶液加入聚硅酸中得到聚硅酸铝水处理剂。但是，采用焙烧的方法不仅能耗高，且后续仅通过酸溶处理，铝硅分离效果差，也并未公开铝的回收率和硅的去除率。
CN101348258A公开了一种超细纳米高岭土的制备方法，包括以下步骤：（1）以高岭土粉末、碱性化合物、水按重量比为1:0.2～1:4～10混合并搅拌，反应2至10小时；所述碱性化合物选自氢氧化钠、碳酸钠中的一种或它们两种的混合物；（2）以步骤（1）中高岭土粉末的重量为1份计，再加入1～2份冰醋酸，继续反应2至10小时，反应后过滤、洗涤、烘干，获得白色粉末状固体；（3）取上述步骤（2）所得的白色粉末、插层剂、表面活性剂，按重量比为1:2～8:0.1～0.5混合，以步骤（2）中的白色粉末的重量为1份，加入0.2～1份的水，超声法插层，反应1.5小时至3小时，过滤、洗涤、烘干，获得白色粉末状固体，即为所需的超细纳米高岭土；所述插层剂选自二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺中的一种，所述的表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠中的一种。但是，由于其经过碱溶、酸反应后得到的还是高岭土，只是改变了其物理状态，并未实现脱硅。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可获得Al2O3含量高、SiO2含量低且符合氧化铝、耐火材料、高铝水泥、陶瓷生产用的脱硅含铝产品要求，Al2O3回收率高，脱硅比及脱硅效率高，方法简单，条件温和非高温高压，湿法为主，成本低，符合节能减排及双碳政策，适宜于工业化生产的含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，包括以下步骤：
（1）将含高岭土的含硅铝原料磨细后，与碱溶液混合，加热反应，过滤，洗涤，得铝渣A和循环碱液；
（2）在步骤（1）所得铝渣A中加入酸溶液，混合搅拌溶出，过滤，洗涤，得含硅铝渣和铝盐溶液；
（3）在步骤（2）所得含硅铝渣中加入碱溶液，混合搅拌反应，过滤，洗涤，得脱硅铝产品和硅酸盐溶液。
本发明方法的发明思路如下：
（1）在较低温度下，含高岭土的含硅铝原料中的高岭土（高岭石的晶体化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O）便可与碱溶液发生充分的反应。而SiO2的化学活性较稳定，结晶良好的SiO2与碱溶液即使在较高温度下，反应也较缓慢，因此，第一步通过碱溶，即可在较低温度下析出铝硅酸钠，以高岭土和氢氧化钠反应为例，反应方程式如下：
Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH+H2O+aq→2NaAlO2+2Na2[H4SiO4](OH)2+aq；
NaAlO2+2H2O↔NaAl(OH)4；Na2[H4SiO4](OH)2→Na2[H2SiO4] +2H2O；
xNa2[H2SiO4]+2NaAl(OH)4+(n-4)H2O+aq→Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O+2xNaOH+aq；
在较低温度下生成的钠硅渣（Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O）为方钠石晶型；
（2）步骤（1）生成的钠硅渣（Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O）在酸中较易溶解，经稀酸浸出后，铝渣A中的Na2O、Al2O3和SiO2全部溶出进入溶液，溶液中的SiO2慢慢聚集在含硅铝渣中，然后通过洗涤洗去其中附着在含硅铝渣上的Na+和Al3+；经浓酸浸出后，Na2O和钠硅渣形式存在的Al2O3溶出进入溶液，而SiO2不溶，成为粉状硅胶，然后通过洗涤洗去其中的Na+和Al3+，反应方程式如下：
Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O+8H+→2Na++2Al3++xSiO2·nH2O+4H2O；
（3）因为步骤（2）所得含硅铝渣是在酸性条件下沉淀出来，其已经不具备硅石中二氧化硅的晶体结构，将其进一步与碱溶液反应即可生成水玻璃，以碱溶液为NaOH为例，反应方程式如下：
xSiO2·nH2O +2NaOH→Na2O·xSiO2+(n+1)H2O；
综上，本发明方法先通过碱溶生成钠硅渣，再酸浸钠硅渣，溶解得到钠硅渣中间的钠和铝，再过滤和分离，渣中残留非高岭土中的二氧化硅如石英的二氧化硅、伊利石的二氧化硅等，再通过碱溶将胶体二氧化硅溶解后，残余的就是其它不溶物，如氧化铁、氧化铝、氧化钛、一水硬铝石等，实现提铝脱硅的目的。
优选地，步骤（1）中，所述含高岭土的含硅铝原料中高岭土的质量含量为5～100%（更优选10～90%）。
优选地，步骤（1）中，所述含高岭土的含硅铝原料包括高岭土原矿、含高岭土成分的三水铝石矿、含高岭土成分的一水软铝石矿、含高岭土成分的一水硬铝石矿、含高岭土成分的粉煤灰或含高岭土成分的煤矸石等中的一种或几种。
优选地，所述高岭土中，氧化铝质量含量为30～55%，二氧化硅质量含量为30～55%，所述铝石矿中，氧化铝质量含量为25～75%，二氧化硅质量含量为3～30%，所述粉煤灰中，氧化铝质量含量为17～35%，二氧化硅质量含量为40～60%，所述煤矸石中，氧化铝质量含量为16～36%，二氧化硅质量含量为52～65%，各原料中氧化铝和二氧化硅的质量含量总和＜100%。本发明方法所使用的高岭土、铝石矿、粉煤灰或煤矸石等原料来源于矿山或者外购。
优选地，步骤（1）中，所述磨细至粒度≤1mm。
优选地，步骤（1）中，所述含高岭土的含硅铝原料与碱溶液的质量比或质量体积比（kg/L）为1:0.5～50（更优选1:1～5）。若碱溶液用量过小，则难以达到碱浸溶出效果，高岭石反应不完全，残渣中就会残余部分高岭石矿物，若碱溶液用量过大，则生产效率低，杂质含量高，因此，根据含高岭土的含硅铝原料中氧化铝及二氧化硅成分确定碱浸出质量体积比，更有利于获得更好的提铝脱硅效果。
优选地，步骤（1）中，所述碱溶液的质量分数10～50%（更优选20～50%）。若碱溶液浓度过低，则难以完全浸出，浸出效率低，脱硅达不到要求，产能小，难以工程化应用；若碱溶液浓度过高，则溶出铝硅比难以达到要求且杂质含量高，对设备要求高，投资大。
优选地，步骤（1）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、铝酸钠溶液或步骤（1）所得循环碱液等中的一种或几种。
优选地，步骤（1）中，所述加热反应的温度为60～130℃（更优选85～130℃），时间为1～20h（更优选2～8h）。若温度过低、时间过短，则溶出效果及效率低，高岭石反应不完全，残渣中就会残余部分高岭石矿物，脱硅难以达到要求，若温度过高、时间过长，则溶出铝硅比难以达到要求且杂质含量高，对设备耐热要求高，投资大。
优选地，步骤（1）中，所述洗涤至铝渣A的pH值为7～14（更优选7～12）。洗涤并控制pH值为7～14是为了洗掉表面上的碱，提高酸浸脱硅效果及脱硅比。
优选地，步骤（2）中，所述铝渣A与酸溶液的质量比或质量体积比（kg/L）为1:0.5～30（更优选1:0.6～3.0）。在所述酸溶液用量下可最大限度浸出铝原料及提高脱硅比，可根据二氧化硅的含量比例进行调整，若酸溶液用量过多，则杂质含量高且降低了脱硅比，若酸溶液用量过少，则降低了浸出铝比例，钠硅渣反应不完全，残渣中就会残余部分钠硅渣，铝原料损失大。
优选地，步骤（2）中，所述酸溶液的质量分数为5～50%（更优选30～50%）。在所述酸溶液浓度下可最大限度浸出铝原料及提高脱硅比，可根据二氧化硅的含量比例进行调整，若酸溶液浓度过高，则杂质含量高且降低了脱硅比，若酸溶液浓度过低，则降低了浸出铝比例，损失铝原料多。
优选地，步骤（2）中，所述酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸等中的一种或几种。
优选地，步骤（2）中，所述混合搅拌溶出的温度为5～100℃（更优选20～35℃），时间为0.1～10h（更优选2～10h）。在所述混合搅拌溶出条件下，可最大限度浸出铝原料及提高脱硅比，若温度过低或时间过短，则难以达到提铝效果，钠硅渣反应不完全，残渣中就会残余部分钠硅渣，铝原料损失大，若温度过高或时间过长，则杂质含量高且会降低脱硅比，效率低，生产成本高。
优选地，步骤（2）中，所述洗涤至含硅铝渣的pH值为5～7。
优选地，步骤（3）中，所述含硅铝渣与碱溶液的质量比或质量体积比（kg/L）为1:0.5～50（更优选1:0.6～3.0）。在所述碱溶液用量下可确保浸出硅酸盐品位与效果、效率，若碱溶液用量过高，则杂质含量高且对设备要求高，若碱溶液用量过低，则浸出硅酸盐品位与效果、效率差，造成硅回收率低，产生余渣过多。
优选地，步骤（3）中，所述碱溶液的质量分数为5～50%（更优选20～50%）。在所述碱溶液浓度下可确保浸出硅酸盐品位与效果、效率，若碱溶液浓度过高，则杂质含量高且对设备要求高，若碱溶液浓度过低，则浸出硅酸盐品位与效果、效率差，造成硅回收率低，产生余渣过多。
优选地，步骤（3）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或步骤（1）所得循环碱液等中的一种或几种。
优选地，步骤（3）中，所述混合搅拌反应的温度为1～100℃（更优选25～50℃），时间为0.1～10h（更优选2～10h）。在所述混合搅拌反应条件下，可确保浸出硅酸盐品位与效果、效率，若温度过高或时间过长，则杂质含量高且对设备要求高，若温度过低或时间过短，则浸出硅酸盐品位与效果效率差，造成硅回收率低，产生余渣过多。
优选地，步骤（1）、（2）、（3）中，所述洗涤与过滤同步进行。
优选地，步骤（1）、（2）、（3）中，所述过滤和洗涤重复操作≥1次。
优选地，将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
高温焙烧的反应方程式为：Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O；
步骤（2）的反应方程式为：Al2O3·2SiO2+6H+→2Al3++2SiO2·2H2O +H2O。
优选地，所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h（更优选2～10h）。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明方法所得脱硅铝产品中的Al2O3含量高达79.5%，SiO2含量低至1.3%，大大提高了铝硅比且氧化铝、陶瓷生产用的脱硅含铝产品要求，步骤（2）所得铝盐溶液可作为铝盐产品销售或者进入下一步深加工，Al2O3的总收率高达96.5%，SiO2的脱除率高达97.4%；
（2）利用本发明方法所得高铝脱硅铝产品若作为氧化铝生产的原料，经过拜耳法或者烧结法生产氧化铝以后，得到的将是氧化铁含量50～75%的泥，可以实现零赤泥的氧化铝生产工艺，而且残渣最后甚至可以成为铁精矿，直接销售给需要氧化铁作为原料的工业领域或者生产消费领域；本发明方法简单，条件温和，成本低，适宜于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明所使用的高岭土原矿（高岭土的质量含量为75.6%，Al2O3的总质量含量为36.9%，SiO2的总质量含量为43.2%）来源于矿山，含高岭土成分的三水铝石矿（高岭土的质量含量为23.3%，Al2O3的总质量含量为45.2%，SiO2的总质量含量为12.6%）来源于矿山，含高岭土成分的一水硬铝石矿1（高岭土的质量含量为20.3%，Al2O3的总质量含量为53.3%，SiO2的总质量含量为10.3%）来源于矿山，含高岭土成分的一水硬铝石矿2（高岭土的质量含量为25.2%，Al2O3的总质量含量为65.5%，SiO2的总质量含量为13.7%）来源于矿山；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
实施例1
（1）将10kg高岭土原矿磨细至≤1mm后，与14.1kg氢氧化钠溶液（质量分数为50%）混合，在120℃下，加热反应2h，过滤，洗涤2次至铝渣的pH值为10，得11.8kg（干基）铝渣A和16.2kg循环碱液（质量分数为28.9%）；
（2）在步骤（1）所得11.8kg（干基）铝渣A中加入23.0kg硫酸溶液（质量分数为50%），在30℃下，混合搅拌溶出4h，过滤，洗涤2次至含硅铝渣的pH值为6，得7.0kg（干基）含硅铝渣（SiO2的质量含量为61.6%）和30.2kg铝盐溶液（Al2O3的质量含量为9.8%）；
（3）在步骤（2）所得7.0kg（干基）含硅铝渣中加入7.2kg氢氧化钠溶液（质量分数为50%），在35℃下，混合搅拌反应6h，过滤，洗涤2次，得2.5kg（干基）脱硅铝产品（SiO2的质量含量为4.6%，Al2O3的质量含量为21.4%）和13.7kg硅酸盐溶液（SiO2的质量含量为30.7%）。
经检测，步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3含量高，SiO2含量低，SiO2的脱除率为97.4%，满足氧化铝、陶瓷生产用的脱硅含铝产品的要求；步骤（2）所得铝盐溶液可作为铝盐产品销售或者进入下一步深加工，与步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3的总收率为94.7%。
实施例2
（1）将10t含高岭土成分的三水铝石矿磨细至≤1mm后，与10t实施例1步骤（1）所得循环碱液（质量分数为28.9%）混合，在100℃下，加热反应4h，过滤，洗涤3次至滤渣的pH值为8，得10.6t（干基）铝渣A和11.2t循环碱液（质量分数为17.3%）；
（2）在步骤（1）所得10.6t（干基）铝渣A中加入6.7t盐酸溶液（质量分数为40%），在35℃下，混合搅拌溶出2h，过滤，洗涤3次至含硅铝渣的pH值为7，得9.1t（干基）含硅铝渣（SiO2的质量含量为13.8%）和9.8t铝盐溶液（Al2O3的质量含量为9.3%）；
（3）在步骤（2）所得9.1t（干基）含硅铝渣中加入7.8t实施例1步骤（1）所得循环碱液（质量分数为28.9%），在40℃下，混合搅拌反应4h，过滤，洗涤3次，得7.8t（干基）脱硅铝产品（SiO2的质量含量为1.4%，Al2O3的质量含量为43.7%）和10.0t硅酸盐溶液（SiO2的质量含量为11.5%）。
经检测，步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3含量高，SiO2含量低，SiO2的脱除率为91.3%，满足氧化铝、陶瓷生产用的脱硅含铝产品的要求；步骤（2）所得铝盐溶液可作为铝盐产品销售或者进入下一步深加工，与步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3的总收率为95.6%。
实施例3
（1）将20kg含高岭土成分的一水硬铝石矿1磨细至≤1mm后，在500℃下，高温焙烧6h，得17.9kg铝渣A；
（2）在步骤（1）所得17.9kg铝渣A中加入15.6kg硫酸溶液（质量分数为30%），在25℃下，混合搅拌溶出6h，过滤，洗涤2次，至含硅铝渣的pH值为6，得16.9kg（干基）含硅铝渣（SiO2的质量含量为12.2%）和18.6kg铝盐溶液（Al2O3的质量含量为8.6%）；
（3）在步骤（2）所得16.9kg（干基）含硅铝渣中加入12.8kg氢氧化钠溶液（质量分数为40%），在45℃下，混合搅拌反应3h，过滤，洗涤2次，得14.4kg（干基）脱硅铝产品（SiO2的质量含量为1.3%，Al2O3的质量含量为60.3%）和20.1kg硅酸盐溶液（SiO2的质量含量为9.3%）。
经检测，步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3含量高，SiO2含量低，SiO2的脱除率为90.7%，满足氧化铝、陶瓷生产用的脱硅含铝产品的要求；步骤（2）所得铝盐溶液可作为铝盐产品销售或者进入下一步深加工，与步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3的总收率为96.5%。
实施例4
（1）将100kg含高岭土成分的一水硬铝石矿2磨细至≤1mm后，在650℃下，高温焙烧4h，得87.5kg铝渣A；
（2）在步骤（1）所得87.5kg铝渣A中加入68.5kg盐酸溶液（质量分数为50%），在30℃下，混合搅拌溶出3h，过滤与过滤同步进行3次至含硅铝渣的pH值为5，得81.1kg（干基）含硅铝渣（SiO2的质量含量为16.9%）和89.7kg铝盐溶液（Al2O3的质量含量为11.1%）；
（3）在步骤（2）所得81.1kg（干基）含硅铝渣中加入55.3kg氢氧化钠溶液（质量分数为30%），在30℃下，混合搅拌反应8h，过滤与过滤同步进行3次，得66.9kg（干基）脱硅铝产品（SiO2的质量含量为1.7%，Al2O3的质量含量为79.5%）和76.9kg硅酸盐溶液（SiO2的质量含量为16.3%）。
经检测，步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3含量高，SiO2含量低，SiO2的脱除率为91.5%，满足氧化铝、陶瓷生产用的脱硅含铝产品的要求；步骤（2）所得铝盐溶液可作为铝盐产品销售或者进入下一步深加工，与步骤（3）所得脱硅铝产品中的Al2O3的总收率为96.4%。

Claims (22)

1.一种含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将含高岭土的含硅铝原料磨细后，与碱溶液混合，加热反应，过滤，洗涤，得铝渣A和循环碱液；所述含高岭土的含硅铝原料与碱溶液的质量比或质量体积比为1:0.5～50；所述碱溶液的质量分数10～50%；所述加热反应的温度为100～130℃，时间为1～4h；
（2）在步骤（1）所得铝渣A中加入酸溶液，混合搅拌溶出，过滤，洗涤，得含硅铝渣和铝盐溶液；所述铝渣A与酸溶液的质量比或质量体积比为1: 0.5～23/11.8；
（3）在步骤（2）所得含硅铝渣中加入碱溶液，混合搅拌反应，过滤，洗涤，得脱硅铝产品和硅酸盐溶液；所述含硅铝渣与碱溶液的质量比或质量体积比为1:0.5～50；所述碱溶液的质量分数为5～50%；所述混合搅拌反应的温度为1～100℃，时间为2～10h。
2.根据权利要求1所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）中，所述含高岭土的含硅铝原料中高岭土的质量含量为5～100%；所述含高岭土的含硅铝原料包括高岭土原矿、含高岭土成分的三水铝石矿、含高岭土成分的一水软铝石矿、含高岭土成分的一水硬铝石矿、含高岭土成分的粉煤灰或含高岭土成分的煤矸石中的一种或几种；所述高岭土中，氧化铝质量含量为30～55%，二氧化硅质量含量为30～55%，所述铝石矿中，氧化铝质量含量为25～75%，二氧化硅质量含量为3～30%，所述粉煤灰中，氧化铝质量含量为17～35%，二氧化硅质量含量为40～60%，所述煤矸石中，氧化铝质量含量为16～36%，二氧化硅质量含量为52～65%，各原料中氧化铝和二氧化硅的质量含量总和＜100%；所述磨细至粒度≤1mm。
3.根据权利要求1或2所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、铝酸钠溶液或步骤（1）所得循环碱液中的一种或几种；所述洗涤至铝渣A的pH值为7～14。
4.根据权利要求1或2所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（2）中，所述酸溶液的质量分数为5～50%；所述酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸中的一种或几种；所述混合搅拌溶出的温度为5～100℃，时间为0.1～10h；所述洗涤至含硅铝渣的pH值为5～7。
5.根据权利要求3所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（2）中，所述酸溶液的质量分数为5～50%；所述酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸中的一种或几种；所述混合搅拌溶出的温度为5～100℃，时间为0.1～10h；所述洗涤至含硅铝渣的pH值为5～7。
6.根据权利要求1或2所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（3）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或步骤（1）所得循环碱液中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（3）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或步骤（1）所得循环碱液中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（3）中，所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或步骤（1）所得循环碱液中的一种或几种。
9.根据权利要求1或2所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）、（2）、（3）中，所述洗涤与过滤同步进行；所述过滤和洗涤重复操作≥1次。
10.根据权利要求3所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）、（2）、（3）中，所述洗涤与过滤同步进行；所述过滤和洗涤重复操作≥1次。
11.根据权利要求4所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）、（2）、（3）中，所述洗涤与过滤同步进行；所述过滤和洗涤重复操作≥1次。
12.根据权利要求6所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：步骤（1）、（2）、（3）中，所述洗涤与过滤同步进行；所述过滤和洗涤重复操作≥1次。
13.根据权利要求1或2所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
14.根据权利要求3所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
15.根据权利要求4所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
16.根据权利要求6所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
17.根据权利要求9所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：将步骤（1）替换为：将含高岭土的含硅铝原料磨细后，高温焙烧，得铝渣A。
18.根据权利要求13所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h。
19.根据权利要求14所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h。
20.根据权利要求15所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h。
21.根据权利要求16所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h。
22.根据权利要求17所述含高岭土的含硅铝原料的脱硅方法，其特征在于：所述高温焙烧的温度为300～700℃，时间为0.5～20h。
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