[發明專利]一種將硅渣和鋁渣回收利用制備4A沸石的工藝方法

有效

• 申請號: 201010252760.3
• 申請日: 2010-08-13
• 公開（公告）號: CN101905892A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 劉德華
• 申請（專利權）人: 劉德華
• 主分類號: C01B39/14
• 分類號: C01B39/14;B09B3/00
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技術領域

本發明涉及一種制備4A沸石的方法，具體是指一種將硅渣和鋁渣回收利用制備4A沸石的工藝方法。

背景技術

目前我國已形成年產約4000萬噸P₂O₅的濕法磷酸產能。同時伴隨年產約200萬噸的副產物氟硅酸，此副產物若不合理的利用將對環境造成巨大的污染，當今較為成熟的方法是生產用于氟化鋁和冰晶石等氟化鹽(主要用于電解鋁的溶劑)，但在生產氟化鹽過程中又將會產生大量的含氟和鋁元素的硅渣(水合硅酸)造成嚴重的二次污染。另一方面，我國電解鋁年產在2000萬噸左右，在電解鋁生產過程中將產生通常含有80％金屬鋁的白灰稱為一次鋁灰渣，目前主要用于二次鋁工業(指用一次鋁灰渣、廢鋁制品及鋁制品回收鋁的企業)回收鋁，但回收鋁過程中又將會產生大量的含氟和氮等的黑灰(稱二次鋁灰渣)，此廢物對環境有極大的危害。我國每年大約有70萬噸的一次鋁灰渣產生，那么如何合理的處理上述硅渣、鋁渣就成為了亟待解決的問題。

由于歐美等發達國家洗滌行業的“禁磷”措施，洗滌用4A沸石得到了較大發展，其在洗滌劑方面的用量在110萬噸以上。主要生產方法為“水熱法”合成工藝。但該工藝的原料成本高，每噸產品需消耗氫氧化鋁0.5噸，水玻璃0.6噸，燒堿0.4噸，國內用戶難以接受。

我國從20世紀70年代開始將4A沸石作為洗滌助劑研究應用工作，1992年中國鋁業山東分公司建立了第一條4A沸石生產線。目前我國洗滌用4A沸石的年產能在40萬噸左右，其生產方法有高嶺土法、膨潤土法、鋁礬土法等。其中最常用的是鋁礬土法，但因排出大量堿性礦渣對環境污染極大。

4A沸石的生產雖有多種，但每種都有各自的缺點，概括起來主要是能耗大，對環境污染嚴重，這與節能減排、可持續發展的方向相背離；另外，制備出優良產品往往需要從原料上就進行控制，這大大的提高了生產成本，在國內多數廠家難以承受。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種將硅渣和鋁渣回收利用制備4A沸石的工藝方法，該工藝方法將磷化工副產氟硅酸生產氟化鋁的過程中產生的含F、Al元素的硅渣和電解鋁生產過程中產生的鋁渣(又名鋁灰)作為原材料來生產4A沸石，該工藝方法能夠解決這兩個行業的二次污染問題，同時也能夠降低生產4A沸石的原材料成本和提高4A沸石的品質。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種將硅渣和鋁渣回收利用制備4A沸石的工藝方法，包括下述步驟：

(1)對硅渣進行預處理反應生成水玻璃：

A、所述硅渣為磷化工副產氟硅酸生產氟化鋁的過程中產生的含F、Al元素的廢棄物，以活性SiO₂計為25％-30％；將硅渣加入NH₄F溶液在反應釜中反應，反應后Al以Al(OH)₃形式沉淀，其反應式為：Al³⁺+3OH^-＝Al(OH)₃↓，SiO₂則與NH₄F發生反應生成(NH₄)₂SiF₆，其反應式為：SiO₂+6NH₄F+2H₂O＝(NH₄)₂SiF₆+4NH₄OH，過濾除去反應液中雜質，回收Al(OH)₃；再向過濾后的反應液中加入氨水，分別得到活性SiO₂、NH₄F溶液，其反應式為：反應式(NH₄)₂SiF₆+4NH₄OH＝SiO₂+6NH₄F+2H₂O；

B、將步驟A得到的活性SiO₂投入反應釜中，再加入水和NaOH，攪拌升溫至90℃反應1小時，得到產物水玻璃，其反應式為：SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O；配料摩爾比為：SiO₂∶NaOH∶H₂O＝1∶1∶9.5；

(2)對鋁渣進行預處理反應生成偏鋁酸鈉：