[發(fā)明專利]一種從拜耳法赤泥制備鋁酸鈉固體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210532608.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103030162A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹紹濤;郭濤;張亦飛;張懿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類號(hào): C01F7/04
• 分類號(hào): C01F7/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁酸鈉的制備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種從拜耳法赤泥制備鋁酸鈉固體的方法。

背景技術(shù)

固體鋁酸鈉是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，其主要用途是用作水處理劑，用于改善工業(yè)用水和食用水中鈣、鎂等離子的沉淀性能以降低水質(zhì)硬度；用作絮凝劑助劑，以降低水中可溶硅濃度等。在造紙與印刷工業(yè)中，鋁酸鈉用作添加劑以改善上漿、填料保持和瀝青上色性能等。在材料制備方面，鋁酸鈉常作為原料提供氧化鋁的來(lái)源，用于制備分子篩和其它催化劑等。固體鋁酸鈉的其它用途包括用作pH調(diào)節(jié)劑、陶瓷工業(yè)粘結(jié)劑、水泥添加劑、電鍍時(shí)鋼材表面保護(hù)劑等。

從Na₂O-Al₂O₃-H₂O體系相圖看，隨著體系濃度和溫度的不同，固體鋁酸鈉以不同的平衡物相形式存在。近似地，體系中氧化鈉濃度在400~620g/L時(shí)，在5~45℃的溫度區(qū)間內(nèi)，平衡物相為Na₂O.Al₂O₃.3H₂O；在45~140℃的溫度區(qū)間內(nèi)，平衡物相為Na₂O.Al₂O₃.2.5H₂O；在更高的溫度區(qū)間內(nèi)，平衡物相為無(wú)水鋁酸鈉Na₂O.Al₂O₃。當(dāng)體系中氧化鈉的濃度更高時(shí)，固體鋁酸鈉中Na₂O和Al₂O₃的物質(zhì)的量之比大于1，包括文獻(xiàn)中報(bào)道的3Na₂O.Al₂O₃.6H₂O、4Na₂O.Al₂O₃.12H₂O、6Na₂O.Al₂O₃.12H₂O等形式。

目前制備固體鋁酸鈉的方法主要包括燒成法、復(fù)鹽分解法、冷卻結(jié)晶法和追加堿溶法等。燒成法是將碳酸鈉、鋁土礦或氫氧化鋁在1000℃左右的高溫下燒結(jié)而成。復(fù)鹽分解法則是利用生產(chǎn)氧化鋁的燒結(jié)法流程中的碳分母液，經(jīng)過(guò)完全碳酸化分解后得到復(fù)鹽絲鈉鋁石，在900℃左右下熱解形成無(wú)水鋁酸鈉。冷卻結(jié)晶法是利用冷卻降溫的方式制備出過(guò)飽和的高堿鋁酸鈉溶液，然后通過(guò)結(jié)晶方式析出以Na₂O.Al₂O₃.2.5H₂O為主要形式的固體鋁酸鈉，且文獻(xiàn)報(bào)道在150℃下固體Na₂O.Al₂O₃.2.5H₂O可以脫去結(jié)晶水而轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水鋁酸鈉。追加堿溶法將氫氧化鋁分批次添加至堿液內(nèi)，借助逐漸形成的溶液沸點(diǎn)升高的優(yōu)勢(shì)提高常壓下溶液的濃度，繼而通過(guò)冷卻、固化和粉碎等步驟得到固體鋁酸鈉。

燒成法和復(fù)鹽分解法需要在高溫下進(jìn)行，因而能耗高，且產(chǎn)品純度很難保證。追加堿溶法操控難度較大，難于批量生產(chǎn)，且產(chǎn)品純度不高。結(jié)晶法是古老而應(yīng)用極其廣泛的化工單元操作之一，通過(guò)控制結(jié)晶過(guò)程可以獲得較優(yōu)的產(chǎn)品形貌、粒度與純度。通過(guò)結(jié)晶法形成的Na₂O.Al₂O₃.2.5H₂O固體可以在較低溫度條件下脫除結(jié)晶水，且形成過(guò)飽和鋁酸鈉溶液的原料廣泛，因而通過(guò)傳統(tǒng)結(jié)晶的方法制備固體鋁酸鈉晶體具有能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)。

此外，在從拜耳法赤泥回收氧化鋁和氧化鈉的過(guò)程中，也能得到鋁酸鈉晶體，例如CN101607725B和CN101538058B，但是這些方法對(duì)于鋁酸鈉結(jié)晶過(guò)程要求較為苛刻，鋁酸鈉的形貌、純度和粒度都不理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種從拜耳法赤泥制備鋁酸鈉固體的方法，以期利用氧化鋁廠棄而不用的拜耳法赤泥廢渣，在制備產(chǎn)品附加值高于氧化鋁的固體鋁酸鈉的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)氧化鋁及氧化鈉資源的高效提取與回收。該方法制備出的鋁酸鈉固體具有產(chǎn)品形貌規(guī)則、純度高、粒度可控性好等優(yōu)點(diǎn)，且溶出反應(yīng)可在低溫低壓下高效進(jìn)行而免去了高溫?zé)Y(jié)過(guò)程，因而能耗低、有價(jià)資源利用率高。

所述從拜耳法赤泥制備水合鋁酸鈉固體的方法，該方法從拜耳法赤泥高效清潔提取氧化鋁和氧化鈉以生產(chǎn)水合鋁酸鈉固體，包括以下步驟：