[發(fā)明專利]一種含硅的鋁酸鈉溶液深度脫硅的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910084484.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN101891227A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志寶;馬家玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C01F7/47
• 分類號(hào): C01F7/47
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含硅的鋁酸鈉溶液脫硅的方法，特別涉及一種采用制堿工業(yè)中的廢棄物氯化鈣制備Friedel鹽(FS：3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O)，并用FS作為脫硅劑使用對(duì)含硅的鋁酸鈉溶液進(jìn)行深度脫硅的方法。

技術(shù)背景

我國(guó)鋁土礦儲(chǔ)量豐富，但是80％以上為鋁硅比(鋁土礦中Al₂O₃和SiO₂的質(zhì)量比)為4～8的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦，不能直接應(yīng)用于生產(chǎn)成本低的拜爾法工藝中，需要經(jīng)過脫硅，提高其鋁硅比，然后采用經(jīng)濟(jì)的拜爾法工藝生產(chǎn)氧化鋁。

鋁土礦除了含有水化形式的氧化鋁外，還包含鐵、鈦和硅等雜質(zhì)。鋁土礦中存在的鐵和鈦在苛性鈉溶液中通常是難溶的，對(duì)從鋁土礦中選擇性提取氧化鋁幾乎沒有影響，這些化合物在消化后摻入紅泥中。鋁土礦中存在的硅化合物主要以石英和以與氧化鋁水化的復(fù)鹽形式存在，例如高嶺石。石英在苛性鈉溶液中溶解緩慢，鋁土礦中其它形式的二氧化硅可快速地溶解在消化步驟所使用的苛性鈉溶液中。因此，含有大量二氧化硅的鋁土礦難以進(jìn)行處理。鋁土礦中存在的二氧化硅在消化鋁土礦時(shí)至少會(huì)引起兩個(gè)問題：(i)二氧化硅作為復(fù)合鈉硅酸鹽溶解和再沉淀，由此消耗掉苛性蘇打；(ii)復(fù)合鈉鋁硅酸鹽在裝置表面上再沉淀引起污垢堆積，當(dāng)污垢堆積在熱交換表面上時(shí)，這個(gè)問題尤為嚴(yán)重。因此硅是堿法生產(chǎn)氧化鋁工藝中最有害的雜質(zhì)。在將鋁土礦溶解在堿液中得到的含硅的鋁酸鈉溶液分解之前必須設(shè)立專門的脫硅過程。

脫硅過程的實(shí)質(zhì)就是使溶液中處于過飽和狀態(tài)的硅酸鈉轉(zhuǎn)化成溶解度小的化合物沉淀析出。經(jīng)過脫硅凈化處理后的鋁酸鈉溶液，生產(chǎn)上稱為精制液，脫硅后溶液中SiO₂的凈化程度通常用鋁酸鈉溶液所含Al₂O₃和SiO₂的濃度比即硅量指數(shù)A/S來表示。當(dāng)精制液中Al₂O₃的濃度一定時(shí)，A/S越高表示溶液中SiO₂的含量越低，脫硅越徹底。因此提高和穩(wěn)定鋁酸鈉溶液的硅量指數(shù)對(duì)產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量和產(chǎn)量起著極為重要的作用。

含硅的鋁酸鈉溶液的深度脫硅已有不少研究，可作脫硅劑的含鈣化合物有氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、立方水合鋁酸鈣和水合碳鋁酸鈣，但上述脫硅劑的脫硅深度不高。增加脫硅劑用量可以增加精制液的硅量指數(shù)，但同時(shí)造成氧化鋁的損失也大。而且上述脫硅劑均要直接或間接消耗CaO或Ca(OH)₂，而CaO或Ca(OH)₂是非可再生資源，且價(jià)格逐年上漲，因此研制價(jià)格低廉新型高效脫硅劑，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)氧化鋁的有效途徑。而在我國(guó)制堿工業(yè)中，通常用石灰乳(Ca(OH)₂)來處理回收的氨，生成的大量氯化鈣被排放，日久堆積成山，俗稱“白海”，這樣不僅浪費(fèi)資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境，因而如何處理排放的氯化鈣就成為一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明人用氯化鈣與鋁酸鈉反應(yīng)生成Friedel鹽(FS：3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O)，并發(fā)現(xiàn)其有深度脫硅能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有脫硅劑存在的不足和局限性，用氯化鈣與鋁酸鈉反應(yīng)生成具有深度脫硅能力的Friedel鹽(FS：3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O)，并以該Friedel鹽作為脫硅劑，從而提供一種含硅的鋁酸鈉溶液深度脫硅的方法。

本發(fā)明的含硅的鋁酸鈉溶液深度脫硅的方法包括以下步驟：

1)將氯堿工業(yè)中的廢棄物氯化鈣溶于水，配成濃度為0.5～2mol/L的溶液；

2)將氫氧化鈉和氫氧化鋁加入到水中，加熱使氫氧化鈉和氫氧化鋁溶解，得到鋁酸鈉溶液；其中，鋁酸鈉溶液中的Na₂O與Al₂O₃的摩爾比值為1.5～3.2；所述的加熱溫度為使氫氧化鈉和氫氧化鋁溶解所需的溫度；