CN118373435A - 一种铝酸钠溶液净化除锡的方法 - Google Patents

一种铝酸钠溶液净化除锡的方法 Download PDF

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戴柠
王鹏
彭志宏
刘桂华
周秋生
李小斌
王一霖
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Abstract

本发明属于冶金技术领域,公开了一种铝酸钠溶液净化除锡的方法。在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣;所述物质A为铝粉或含钙化合物。该方法流程短,设备简单,成本低,易于工业化实施,可高效去除铝酸钠溶液中的锡,且不引入其他杂质组分。

Description

一种铝酸钠溶液净化除锡的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域,涉及一种铝酸钠溶液净化除锡的方法。
背景技术
铝型材加工过程产生的含重金属铝泥是一种不稳定的危险废物,被列入国家危险废物名录。如果不对其进行处理,会对人体和环境造成损害,同时也造成了资源的浪费。目前越来越关注对含重金属铝泥的资源化利用。
在含重金属铝泥的资源化利用的研究过程中,本申请人提出了将铝泥碱溶后形成铝酸钠溶液回收铝泥中的氧化铝的处理思路,但铝泥中含有锡化合物时,处理过程中存在以下问题:(1)锡化合物属于两性化合物,在强碱性的溶出体系中,部分锡会进入铝酸钠溶液,进而在铝酸钠溶液分解生产氢氧化铝时进入氢氧化铝产品,造成产品中重金属杂质含量升高。(2)在拜耳法生产氧化铝过程中,随着母液的循环,铝土矿等原料中微量的锡也可能在母液中积累,进而影响氧化铝产品的纯度。(3)氧化铝中含有锡时,在氧化铝熔盐电解生产金属铝过程中,锡会优先还原析出进入铝液,对铝的电解造成不利影响。而且铝锭中含锡较高时,会导致后续生产铝合金或铝材抗拉强度、弹性模量、塑性和硬度等重要性能指标下降,严重影响铝材的性能。因此,控制氧化铝生产过程中铝酸钠溶液中锡的含量,对于提高氧化铝品质以及铝电解过程效率和生产高性能铝材至关重要。
现有公开的碱性溶液体系除锡的技术有:
郭学益团队采用碱熔法使废料中铜、锡、铅、锌等进入碱液,在碱液中添加石灰,溶液中锡以锡酸钙的形式沉淀,从而回收溶液中的锡。
专利CN105923611A公开了一种含碲溶液中深度除锡方法,在含碲溶液中,加入复合硅酸盐添加剂,控制复合硅酸盐添加剂与溶液中锡质量比0.2~2:1,反应温度50~90℃、反应时间2~12小时,沉积结束后,过滤,得到的滤液经酸中和,过滤得到碲富集物。
但上述技术方案没有直接从铝酸钠溶液中除锡。上述从碱性溶液中除锡或沉淀回收锡的方案,其本体溶液的组成和性质与铝酸钠溶液具有本质差异。此外,氧化铝生产过程中的铝酸钠溶液除锡时,需要避免引入影响氧化铝生产的其它杂质。硅酸钙在铝酸钠溶液中容易反应,形成铝硅化合物,造成溶液中氧化铝和碱的损失,专利CN105923611A中使用硅酸钙作为除锡剂显然不适用于铝酸钠溶液。郭学益等采用石灰沉淀碱熔废料浸出液中的锡,溶液体系组成与铝酸钠溶液不同,且溶液中锡的浓度较高,方案中是以沉淀回收锡为目标,与铝酸钠溶液中低浓度锡的除杂目的并不相同。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,该方法流程短,设备简单,成本低,易于工业化实施,可高效去除铝酸钠溶液中的锡,且不引入其他杂质组分。
为实现本发明目的,具体技术方案如下:
一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,包括以下步骤:
在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣;
所述物质A为铝粉或含钙化合物中的至少一种。
进一步地,铝粉的摩尔添加量为溶液中锡摩尔数的3~15倍。
进一步地,所述含钙化合物为石灰、石灰乳或水合铝酸钙中的至少一种。
进一步优选地,石灰、石灰乳或水合铝酸钙的添加量,按照物质A中Ca和溶液中Sn的摩尔比为1~8:1进行添加。
进一步地,除锡反应过程中:反应温度为50~110℃,反应时间为0.5~10h。
进一步优选地,所述反应温度为80~100℃;反应时间为2~6h。
进一步地,所述含锡铝酸钠溶液中,苛碱浓度Na2Ok为100~280 g/L,苛性分子比为1.3~3.5。
相对现有技术,本发明的有益效果在于:
(1)本发明方法可高效去除铝酸钠溶液中的锡,且不引入其他杂质组分,铝粉反应后形成铝酸钠溶液,含钙物质A最终形成锡酸钙,过量的钙容易形成溶解度很小的水合铝酸钙,钙也不进入溶液,为后续铝酸钠溶液分解制备高纯度氧化产品提供基础。
(2)本发明含锡铝酸钠溶液通过除锡,得到较为纯净的铝酸钠溶液,可保证种分氧化铝产品的纯度;富锡渣中富含锡,可作为含锡二次资源回收利用。流程短,设备简单,成本低,易于工业化实施。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的工艺流程图。
图2是实施例1的处理后的含锡渣的XRD图谱。
图3是实施例1的处理后的含锡渣的SEM图谱
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱浓度(以Na2O计,下同)为165.01g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为187.51g/L,苛性分子比为1.45,锡含量为1.54g/L。
除锡反应条件:石灰添加量为8g/L,反应温度为90℃,恒温搅拌反应6h。
反应结束时溶液中的苛性碱浓度为165.50g/L、氧化铝(Al2O3)浓度为186.45 g/L,可以看出,苛性碱和氧化铝浓度基本不变,锡含量为0.51 g/L,锡的去除率为66.88%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得粉末状产物进行XRD和SEM分析,分别如图2和图3所示。由产物的XRD图可知,产物的衍射峰与碱式锡酸钙的衍射峰形状一致,表明所得产物为碱式锡酸钙。由产物的SEM图可知,反应渣颗粒表面比较致密,形状不规则,且由较小颗粒团聚而成,部分呈鳞片状。
对除锡前后的铝酸钠溶液进行晶种分解对比实验,未进行除锡溶液晶种分解所得氢氧化铝产品中Sn含量达到32.2 mg/kg,除锡后溶液在相同条件下进行晶种分解所得氢氧化铝产品中Sn含量降低至5.4 mg/kg。
实施例2
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱(Na2O)浓度为160.01g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为188.01g/L,苛性分子比为1.40,锡含量为1.67g/L。
除锡反应条件:生石灰添加量为4g/L,反应温度为90℃,恒温反应6h。
反应结束时溶液中锡含量为0.58 g/L,锡的去除率为65.27%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,产物的衍射峰与碱式锡酸钙的衍射峰形状一致,表明所得产物为碱式锡酸钙。
实施例3
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱(Na2O)浓度为162.51g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为190.16g/L,苛性分子比为1.41,锡含量为1.57g/L。
除锡反应条件:生石灰添加量为4g/L,反应温度为90℃,恒温反应4h。
反应结束时锡含量为0.48 g/L,锡的去除率为69.43%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,产物的衍射峰与碱式锡酸钙的衍射峰形状一致,表明所得产物为碱式锡酸钙。
实施例4
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱(Na2O)浓度为158.76g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为185.63g/L,苛性分子比为1.41,锡含量为1.45g/L。
除锡反应条件:生石灰添加量为4g/L,反应温度为90℃,恒温反应4h。
反应结束时溶液中的锡含量为0.44 g/L,锡的去除率为69.65%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,产物的衍射峰与碱式锡酸钙的衍射峰形状一致,表明所得产物为碱式锡酸钙。
实施例5
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱(Na2O)浓度为165.01g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为187.51g/L,苛性分子比为1.45,锡含量为1.54g/L。
除锡反应条件:生石灰添加量为6 g/L,反应温度为90℃,恒温反应6h。
反应结束时溶液中的锡含量为0.57 g/L,锡的去除率为62.99%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,产物的衍射峰与碱式锡酸钙的衍射峰形状一致,表明所得产物为碱式锡酸钙。
实施例6
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱浓度为165.01g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为187.51g/L,苛性分子比为1.45,锡含量为1.54g/L。
除锡反应条件:添加平均粒径为80μm的铝粉,铝粉添加量为8 g/L,反应温度为80℃,恒温搅拌反应4h。
反应结束时溶液中的苛性碱浓度为165.00g/L、氧化铝(Al2O3)浓度为194.30 g/L,锡含量为0.47 g/L,锡的去除率为69.48%。
实施例7
本实施例提供一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,如图1所示,包括以下步骤:在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣。
具体的:
含锡铝酸钠溶液即分解原液组成为:苛性碱浓度(Na2O)为165.01g/L,氧化铝(Al2O3)浓度为187.51g/L,苛性分子比为1.45,锡含量为1.54g/L。
除锡反应条件:添加铝粉和水合铝酸钙,铝粉添加量为3 g/L、水合铝酸钙为10 g/L,反应温度为80℃,恒温搅拌反应4h。反应结束时溶液中的苛性碱浓度为165.00g/L、氧化铝(Al2O3)浓度为190.60 g/L,锡含量为0.45 g/L,锡的去除率为70.78%。
对比例1
本对比例与实施例6基本相同,不同点在于:
除锡反应条件:添加硅酸钙,硅酸钙添加量为8 g/L,反应温度为80℃,恒温搅拌反应4h。
反应结束时溶液中的苛性碱浓度为163.50g/L、氧化铝(Al2O3)浓度为183.40 g/L、二氧化硅(SiO2)浓度1.10 g/L,即反应前后溶液中苛性碱损失1.51g/L、氧化铝损失4.11g/L;锡含量为0.85 g/L,锡的去除率为44.80%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,产物的衍射峰与水合铝硅酸钙(3CaO·Al2O3·xSiO2·nH2O)的衍射峰形状一致,表明所得产物主要为水合铝硅酸钙。
对比例1表明硅酸钙在铝酸钠溶液中的除锡效果差,除锡的效率低,且引起氧化铝的损失和铝酸钠溶液中硅的污染。
对比例2
本对比例与实施例4基本相同,不同点在于:
除锡反应条件:生石灰添加量为12 g/L,反应温度为90℃,恒温反应4h。
反应结束时溶液中的锡含量为0.44 g/L,锡的去除率为69.65%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,所得产物中除含有碱式锡酸钙外,还含有水合铝酸钙。另经检测,除锡液中氧化铝浓度较除锡原液损失达5g/L以上。
对比例2表明,物质A的石灰的添加量过大时,除锡的效率并无明显提高,但会引起铝酸钠溶液中氧化铝的损失。
对比例3
本对比例与实施例4基本相同,不同点在于:
除锡反应条件:生石灰添加量为4 g/L,反应温度为45℃,恒温反应4h。
反应结束时溶液中的锡含量为0.6 g/L,锡的去除率为41.37%。
将固液分离后所得湿渣经洗涤后在100℃烘箱中进行干燥处理,经研磨后得到粉末状产物。对所得产物进行XRD分析可知,所得产物中除含有碱式锡酸钙外,还含有氢氧化铝。另经检测,除锡过程中铝酸钠溶液发生晶种分解,溶液分解率达到15%以上。
对比例3表明,除锡过程中温度太低时,添加石灰除锡的效率变差,同时会引起铝酸钠溶液的分解而造成溶液中氧化铝的大量损失。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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包含范围之内。

Claims (7)

1.一种铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,包括以下步骤:
在含锡铝酸钠溶液中加入物质A进行反应,反应浆液经液固分离,获得除锡后的铝酸钠精制液和富锡渣;
所述物质A为铝粉或含钙化合物中的至少一种。
2.如权利要求1所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,所述铝粉的摩尔添加量为溶液中锡摩尔数的3~15倍。
3.如权利要求1所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,所述含钙化合物为石灰、石灰乳或水合铝酸钙中的至少一种。
4.如权利要求3所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,石灰、石灰乳或水合铝酸钙的添加量,按照物质A中Ca和溶液中Sn的摩尔比为1~8:1进行添加。
5.如权利要求1所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,除锡反应过程中:反应温度为50~100℃,反应时间为0.5~10h。
6.如权利要求5所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,所述反应温度为80~100℃;反应时间为2~6h。
7.如权利要求1所述的铝酸钠溶液净化除锡的方法,其特征在于,所述含锡铝酸钠溶液中,苛碱浓度Na2Ok为100~280 g/L,苛性分子比为1.3~3.5。
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