CN1235801C - 一种生产氧化铝的粗液脱硅方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产氧化铝的粗液脱硅方法，涉及采用混联法生产氧化铝过程中的烧结法粗液常压脱硅的方法。其特征在是采用拜尔法赤泥和石灰法回收镓的副产品-脱铝渣做脱硅添加剂，在烧结法粗液中加入拜尔法赤泥脱硅反应后，在脱硅浆液中加入以氧化钙计为10～30g/l经表面活化处理的脱铝渣继续进行反应1～3小时，液固分离后可以得到硅量指数为400左右的精液；在烧结法粗液中加入拜尔法赤泥脱硅反应后，进行液固分离，再在液相中加入以氧化钙计10～30g/l经表面活化处理的脱铝渣继续进行反应1～3小时，液固分离后可以得到硅量指数为800左右的精液。本发明的方法，一是石灰法回收镓的副产品-脱铝渣得到了综合利用，二是提高了烧结法粗液常压脱硅的效率。
Description
技术领域
一种生产氧化铝的粗液脱硅方法，涉及一种采用混联法生产氧化铝工艺过程中的烧结法粗液常压脱硅的方法。
背景技术
目前，在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，熟料中的β-2CaO·SiO2与溶液中的碱在溶出过程中发生反应，使一部分二氧化硅进入铝酸钠溶液中。这些二氧化硅是不稳定的，它会随着氢氧化铝的分解而进入产品中使产品杂质含量升高。因此，氧化铝厂需设置专门的脱硅工序以降低溶液中的二氧化硅浓度，精液硅量指数越高，在相同的分解率下，产品氧化铝的纯度越高，碳分时得到符合质量要求的氢氧化铝才能越多，整个生产流程中的物料流量和机械损失才能降低，同时母液中的二氧化硅降低后，还可以减轻蒸发时的结垢现象、提高蒸发效率。
目前，烧结法粗液的脱硅是采用加拜尔法赤泥进行一段常压脱硅(硅量指数为100左右)后，采用间接加热或直接加热进行中压(温度160℃左右)脱硅，最终使精液的硅量指数达到400左右，以满足碳分生产对精液的要求。当采用间接加热中压脱硅时，则流程复杂，蒸汽消耗量大，大量的钠硅渣等在加热管壁上析出形成结疤，导致传热效率降低，同时设备维护量加大；采用直接加热中压脱硅时，则冲稀浆液，增加蒸发负荷。因此，采用中压脱硅工艺均存在问题。
申请号为00113390的发明专利“一种烧结法粗液脱硅方法”，采用的二段常压脱硅添加剂HCAC或石灰乳，HCAC是用铝酸钠溶液加入石灰而制备的，铝酸钠溶液中的氧化铝沉淀析出进入HCAC中，造成系统氧化铝的损失；如采用直接加石灰乳，则使脱硅后烧结法精液的苛性比升高，同样造成系统氧化铝的损失。
石灰法回收镓的生产工艺中，为了提取富集于碳分母液中的镓，并保证提取出的镓的纯度，常常需要将存在于溶液中的氧化铝分离出去，从而产生了副产品—脱铝渣，这部分脱铝渣中通常含有40％左右的氧化钙和20％的氧化铝，它的综合利用成为氧化铝厂需要解决的问题。
对于有石灰法回收镓工序的氧化铝厂来说，利用其脱铝渣作常压脱硅添加剂，一方面实现了废物的综合利用，另一方面，省去了脱硅用铝酸钙的制备过程，即减少了系统氧化铝的损失。目前，为了提高脱硅效果，通常采用间接加热或直接加热进行中压脱硅。产生了间接加热中压脱硅，流程复杂，蒸汽消耗量大，大量的钠硅渣等在加热管壁上析出形成结疤，导致传热效率降低，同时设备维护量加大等问题。
发明内容
本发明的目的是针对目前烧结法粗液的脱硅问题和石灰法回收镓的副产品综合利用问题，提供一种利用回收镓的副产品做脱硅添加剂来进行烧结法粗液常压脱硅的方法。提供一种在烧结法粗液常压脱硅的同时，回收镓的副产品—脱铝渣得到了综合利用的生产氧化铝的粗液脱硅方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于是采用拜尔法赤泥和石灰法回收镓的副产品一脱铝渣经过表面活化处理后做脱硅添加剂，首先在氧化铝浓度为100～200g/l的烧结法粗液中加入20～80g/l的拜尔法赤泥，在90～105℃的温度下反应2～3小时，再加入以氧化钙计为10～30g/l的脱铝渣，在相同温度下继续反应1～3小时；且加入的脱铝渣的活化处理是将脱铝渣研磨0.5～4小时，使80％以上的脱铝渣粒度为20μm以下。
一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥进行脱硅后的脱硅浆液中直接加入经过表面活化处理后的脱铝渣进行进一步的脱硅反应。
一种提高烧结法粗液常压脱硅效率的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥进行脱硅反应后的脱硅浆液先液固分离后，再在液相中加入经过表面活化处理后的脱铝渣进行进一步的脱硅反应。
本发明的方法，由于脱硅反应均在常压下进行，且有效地利用了石灰法回收镓产生的副产品，烧结法粗液常压脱硅后的硅量指数，可以达到碳酸化分解生产氧化铝的要求，降低了氧化铝生产的能耗，减少了废物的排放，因此，具有很好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
一种生产氧化铝的粗液脱硅方法，包括采用拜尔法赤泥做脱硅添加剂，其特征在于在氧化铝浓度为100～200g/l的烧结法粗液中加入20～80g/l的拜尔法赤泥，在90～105℃的温度下反应2～3小时，然后加入以氧化钙计为10～30g/l经表面活化处理后的脱铝渣，在相同的温度下继续反应1～3小时，从而达到提高烧结法粗液常压脱硅效率的目的。
将脱铝渣研磨0.5～4小时，使80％以上的脱铝渣粒度为20μm以下，实现表面更新。
一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥进行脱硅后的脱硅浆液不进行液固分离直接加入经过表面活化处理的脱铝渣进行进一步的脱硅反应。
一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥脱硅，反应后的浆液进行液固分离后，液相中再加入经过表面活化处理的脱铝渣进行脱硅反应。
一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：采用拜尔法赤泥和石灰法回收镓的副产品—脱铝渣(经过表面活化处理)做脱硅添加剂。首先在氧化铝浓度为100～200g/l的烧结法粗液中加入20～80g/l的拜尔法赤泥，在90～105℃的温度下反应2～3小时，再加入以氧化钙计为10～30g/l的脱铝渣，在相同的温度下继续反应1～3小时，液固分离后，可以得到高硅量指数的烧结法精液。
拜尔法赤泥作脱硅添加剂，起到的是脱硅晶种的作用。添加晶种可以避免水合铝硅酸钠晶核难于生成的困难，并增加结晶表面积，提高脱硅速度，使处于过饱和状态的硅尽快地以水合铝硅酸钠的形式析出。
脱铝渣作为脱硅添加剂，其有效成分是水合铝酸钙，水合铝酸钙与溶液中的硅酸钠反应，生成水化石榴石沉淀析出。
石灰法回收镓生产过程中，脱铝渣的生成机理是
由于碳分母液中存在一定量的硅，则会与一部分铝酸钙进一步反应，在其表面生成水化石榴石
因此，在氢氧化钙颗粒上出现两个反应产物，外面的一层是水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O，中间一层是水合铝酸钙3CaO·Al2O3·6H2O，核心是氢氧化钙Ca(OH)2。
为防止脱铝渣的团聚、生成的水化石榴石覆盖铝酸钙表面，进而影响脱硅效率，需对脱铝渣进行表面更新处理，从而使有用成分铝酸钙和氧化钙具有更大的活性表面，以达到更好的脱硅效果。
将脱铝渣研磨0.5～4小时，使80％以上的脱铝渣粒度为20μm以下，实现表面更新。
当加入拜尔法赤泥进行脱硅后的脱硅浆液不进行液固分离，直接加脱铝渣进行进一步的脱硅反应时，溶液的硅量指数可以满足碳酸化分解对精液的要求；
当加入拜尔法赤泥脱硅后的脱硅浆液进行液固分离后，液相中再加入脱铝渣进行进一步的脱硅反应时，则溶液的硅量指数更高，可以直接达到连续碳酸化分解生产氧化铝对碳分精液的要求。
下面结合实例对本发明的方法做进一步的说明。
实施例1
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为100g/l的烧结法粗液中加入20g/l的拜尔法赤泥，在90℃的温度下反应3小时，再加入以氧化钙计为30g/l的经0.5小时研磨处理后(粒度81％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应2小时，液固分离后，精液的硅量指数为470。
实施例2
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为170g/l的烧结法粗液中加入50g/l的拜尔法赤泥，在100℃的温度下反应2小时，再加入以氧化钙计为20g/l的经2小时研磨处理后(粒度87％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应1小时，液固分离后，精液的硅量指数为375。
实施例3
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为180g/l的烧结法粗液中加入80g/l的拜尔法赤泥，在105℃的温度下反应3小时，再加入以氧化钙计为10g/l的经4小时研磨处理后(粒度90％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应1小时，液固分离后，精液的硅量指数为380。
实施例4
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为150g/l的烧结法粗液中加入40g/l的拜尔法赤泥，在95C的温度下反应2小时，再加入以氧化钙计为10g/l的经2小时研磨处理后(粒度87％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应3小时，液固分离后，精液的硅量指数为400。
实施例5
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为125g/l的烧结法粗液中加入30g/l的拜尔法赤泥，在95℃的温度下反应2小时，液固分离后，液相中再加入以氧化钙计为30g/l的经4小时研磨处理后(粒度90％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应3小时，液固分离后，精液的硅量指数为850。
实施例6
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为130g/l的烧结法粗液中加入50g/l的拜尔法赤泥，在105℃的温度下反应2小时，液固分离后，液相中再加入以氧化钙计为20g/l的经4小时研磨处理后(粒度90％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应2小时，液固分离后，精液的硅量指数为890。
实施例7
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为150g/l的烧结法粗液中加入60g/l的拜尔法赤泥，在90℃的温度下反应3小时，液固分离后，液相中再加入以氧化钙计为20g/l的经0.5小时研磨处理后(粒度81％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应3小时，液固分离后，精液的硅量指数为780。
实施例8
在混联法生产氧化铝的烧结法系统中，氧化铝浓度为200g/l的烧结法粗液中加入40g/l的拜尔法赤泥，在100℃的温度下反应3小时，液固分离后，液相中再加入以氧化钙计为30g/l的经2小时研磨处理后(粒度87％为20μm以下)的脱铝渣，在相同的温度下继续反应2小时，液固分离后，精液的硅量指数为800。
Claims (3)
1.一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于是采用拜尔法赤泥和石灰法回收镓的副产品—脱铝渣经过表面活化处理后做脱硅添加剂，首先在氧化铝浓度为100～200g/l的烧结法粗液中加入20～80g/l的拜尔法赤泥，在90～105℃的温度下反应2～3小时，再加入以氧化钙计为10～30g/l的经过表面活化处理的脱铝渣，在相同温度下继续反应1～3小时；且加入的脱铝渣的表面活化处理是将脱铝渣研磨0.5～4小时，使80％以上的脱铝渣粒度为20μm以下。
2.根据权利要求1所述的一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥进行脱硅后的脱硅浆液中直接加入经过表面活化处理后的脱铝渣进行进一步的脱硅反应。
3.根据权利要求1所述的一种烧结法粗液常压脱硅的方法，其特征在于：加入拜尔法赤泥进行脱硅反应后的脱硅浆液先液固分离后，再在液相中加入经过表面活化处理后的脱铝渣进行进一步的脱硅反应。
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