專利名稱：利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從高硅鋁礦物料中分離提取二氧化硅的工藝方法，特別是涉及一種高效低耗去除低濃度硅酸鈉溶液中的二氧化硅，直接用其生產(chǎn)帶結(jié)晶水的偏硅酸鈉的方法。
背景技術：
我國鋁土礦資源不僅短缺，而且品質(zhì)差，絕大部分為一水硬鋁石鋁土礦，其鋁硅比平均值5左右，不適于簡單的拜耳法工藝生產(chǎn)氧化鋁。 為了提高礦石的鋁硅比，研究人員一直在研究開發(fā)簡單易行，相對低物耗低成本的去除礦石中二氧化硅的工藝。目前，通過選礦提高鋁土礦鋁硅比的工藝已得到工業(yè)應用，該工藝對招娃比5左右的招土礦選礦效率聞，招娃比提聞幅度大，可達9以上。但是，對于鋁硅比< 4的鋁土礦，該方法的選礦效率不高，且資源浪費大，礦石成本和選礦費用導致氧化鋁產(chǎn)品成本高。采用化學工藝預先脫除鋁土礦中的二氧化硅，再用拜耳法提取氧化鋁也是一種極具工業(yè)應用潛力的方法。該方法資源利用充分，脫硅效率高，脫硅后礦石的鋁硅比可達11以上甚至更高。但是，該工藝需要預先在950 1100°C下對礦石進行焙燒處理，能耗較高，此外，化學預脫硅產(chǎn)出大量的低濃度硅酸鈉溶液，需要消耗大量石灰去除溶液中的二氧化硅后才能循環(huán)使用，工藝復雜、物耗大。由于上述因素，阻礙了化學預脫硅方法的工業(yè)化推廣應用。化學預脫硅工藝中多使用低濃度(NaOH < 15wt%)大液固比(液固比> 4)工藝處理焙燒好的鋁土礦粉，液固分離后得到的多為硅酸鈉濃度不足5wt%的低濃度硅酸鈉溶液。目前工藝多采用向該種溶液中添加過量石灰或石灰乳的方法，使溶液中的二氧化硅與加入的CaO或Ca(OH)2反應生成硅酸鈣沉淀出來，以達到去除二氧化硅的目的。這樣做不僅增加了工序消耗，更重要的是液固分離得到的并非是有價值的硅酸鈣產(chǎn)品，而是一種附堿較高(^ 3%)的石灰、硅酸鈣、鋁硅酸鈣和鋁硅酸鈉等成分復雜的混合物，不僅浪費了資源，而且不加處理勢必給環(huán)境帶來二次污染。與此類似，高鋁粉煤灰資源化利用、煤系高嶺巖資源化利用、冶金爐渣資源化利用工藝過程中也存在這種低濃度硅酸鈉溶液再生及資源化回收利用的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，該方法簡單易行，生產(chǎn)偏硅酸鈉低能耗低物耗。本發(fā)明利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法是向低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量至15 35wt%，模數(shù)< 1，加熱溶解，添加少量晶種，降溫析出偏硅酸鈉結(jié)晶。本發(fā)明所述的低濃度硅酸鈉溶液是指SiO2含量< 10wt%，固含量< 18wt%的硅酸鈉溶液，包括工業(yè)鋁土礦預脫硅得到的低濃度硅酸鈉溶液、高鋁粉煤灰脫硅得到的低濃度硅酸鈉溶液、煤矸石或冶金爐渣提取二氧化硅得到的低濃度硅酸鈉溶液，等等。在上述生產(chǎn)方法中，添加偏硅酸鈉結(jié)晶的目的是調(diào)節(jié)溶液的固含量，所使用的偏硅酸鈉結(jié)晶可以包括五水偏硅酸鈉結(jié)晶，九水偏硅酸鈉結(jié)晶，五水偏硅酸鈉結(jié)晶與九水偏娃酸納結(jié)晶的混合物，或含有其它結(jié)晶水的偏娃酸納混晶體。在上述生產(chǎn)方法中，加入氫氧化鈉的目的是調(diào)節(jié)溶液中二氧化硅與氧化鈉的模數(shù)，當模數(shù)> I時加入氫氧化鈉進行調(diào)節(jié)，如果模數(shù)< I則可以不加氫氧化鈉。本發(fā)明中使用的氫氧化鈉優(yōu)選濃度> 25wt%的高濃度氫氧化鈉溶液或固體氫氧化鈉。析出偏硅酸鈉結(jié)晶后，結(jié)晶母液中的SiO2含量降低至彡3wt%，成為一種二氧化硅含量較低的氫氧化鈉溶液，可以返回循環(huán)利用。利用本發(fā)明的偏硅酸鈉生產(chǎn)方法，既可以用于生產(chǎn)五水偏硅酸鈉，也可以直接生產(chǎn)九水偏娃酸鈉。·其中，九水偏硅酸鈉的生產(chǎn)方法是向低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，力口入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量達到18 23wt%，模數(shù)0. 4 0. 75，加熱至> 50°C溶解，降溫至30 33°C添加九水偏硅酸鈉晶種，降溫至16 28°C析出九水偏硅酸鈉結(jié)晶。五水偏硅酸鈉的生產(chǎn)方法是向低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量達到23 33wt%，模數(shù)0. 4 0. 75，加熱至> 80°C溶解，降溫至50 53°C添加五水偏娃酸鈉晶種，降溫至32 38°C析出五水偏娃酸鈉結(jié)晶。不論是生產(chǎn)五水偏娃酸鈉還是九水偏娃酸鈉，五水偏娃酸鈉或九水偏娃酸鈉晶種的添加量均為溶液重量的0. I 0. 6wt%。本發(fā)明提供的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法可以直接生產(chǎn)市場規(guī)模較大的偏娃酸鈉產(chǎn)品，不僅能夠低能耗低物耗的生產(chǎn)偏娃酸鈉產(chǎn)品，而且去除二氧化娃后的溶液作為氫氧化鈉溶液(結(jié)晶母液)還可以循環(huán)利用。因此，將本發(fā)明方法應用于高硅鋁礦物料生產(chǎn)氧化鋁工藝中，可以達到降低氧化鋁生產(chǎn)成本的目的。
具體實施例方式實施例I
取鋁土礦化學預脫硅工藝中得到的低濃度硅酸鈉溶液I噸，檢測其SiO2含量4. 7wt%、Na2O含量10wt%，固含量12. 45wt%，模數(shù)0. 626。加入222kg九水偏硅酸鈉(Na2Si03*9H20)結(jié)晶，加熱到50°C溶解，使溶液的固含量調(diào)整到18wt%，此時溶液的模數(shù)M=O. 77。再將溶液冷卻到30 33°C，添加3. 6kg九水偏硅酸鈉晶種，繼續(xù)冷卻，待溫度降至23 °C，液固分離，得到九水偏硅酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品和SiO2含量2. 58wt%的結(jié)晶母液，其母液可返回化學預脫硅工序，配入氫氧化鈉溶液中循環(huán)使用。實施例2
取高鋁粉煤灰化學脫硅工藝得到的SiO2含量8. 5wt%、Na20含量14. 5wt%，模數(shù)0. 605的低濃度硅酸鈉溶液I噸，加入254kg五水偏硅酸鈉(Na2Si03*5H20)結(jié)晶，加熱到80°C溶解，使溶液的固含量調(diào)整到35wt%，此時溶液的模數(shù)M=O. 74。再將溶液冷卻到50 53°C，添加3kg五水偏硅酸鈉晶種，繼續(xù)冷卻，待溫度降至33°C，液固分離，得到五水偏硅酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品和SiO2含量2. 8wt%的結(jié)晶母液，其母液可返回化學脫硅工序，配入氫氧化鈉溶液中循環(huán)使用。實施例3
取化學處理焙燒矸石粉得到的SiO2含量6. 5wt%、Na2O含量10wt%，固含量16. 5wt%，模數(shù)0. 671的低濃度硅酸鈉溶液I噸，加入209kg 五水偏硅酸鈉結(jié)晶，32wt%氫氧化鈉溶液50kg,加熱到80°C溶解，使溶液的固含量調(diào)整到23wt%，此時M=O. 71。再將溶液冷卻到52°C，添加2kg五水偏硅酸鈉晶種，繼續(xù)冷卻，待溫度降至33°C，液固分離，得到五水偏硅酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品和SiO2含量2. 68wt%的結(jié)晶母液，其母液可返回化學處理焙燒矸石粉工序循環(huán)使用。
權利要求
1.利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是向所述低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量至15 35wt%，模數(shù)< 1，加熱溶解，添加少量晶種，降溫析出偏硅酸鈉結(jié)晶。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述的低濃度硅酸鈉溶液中SiO2含量< 10wt%，固含量< 18wt%。
3.根據(jù)權利要求2所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述的低濃度硅酸鈉溶液包括工業(yè)鋁土礦預脫硅得到的低濃度硅酸鈉溶液、高鋁粉煤灰脫硅得到的低濃度硅酸鈉溶液、煤矸石或冶金爐渣提取二氧化硅得到的低濃度硅酸鈉溶液。
4.根據(jù)權利要求I所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述的偏硅酸鈉結(jié)晶包括五水偏硅酸鈉結(jié)晶，九水偏硅酸鈉結(jié)晶，五水偏硅酸鈉結(jié)晶與九水偏娃酸納結(jié)晶的混合物，或含有其它結(jié)晶水的偏娃酸納混晶體。
5.根據(jù)權利要求I所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述氫氧化鈉采用濃度> 25wt%的高濃度氫氧化鈉溶液或固體氫氧化鈉。
6.根據(jù)權利要求I所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述析出偏硅酸鈉結(jié)晶后的結(jié)晶母液中SiO2含量< 3wt%，循環(huán)使用。
7.利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是向所述低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量達到18 23wt%，模數(shù)O. 4 O.75，加熱至≥50°C溶解，降溫至30 33°C添加九水偏硅酸鈉晶種，降溫至16 28°C析出九水偏硅酸鈉結(jié)晶。
8.根據(jù)權利要求7所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述九水偏硅酸鈉晶種的添加量為溶液重量的O. I O. 6wt%。
9.利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是向所述低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量達到23 33wt%，模數(shù)O. 4 O.75，加熱至> 80°C溶解，降溫至50 53°C添加五水偏硅酸鈉晶種，降溫至32 38°C析出五水偏娃酸鈉結(jié)晶。
10.根據(jù)權利要求9所述的利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，其特征是所述五水偏硅酸鈉晶種的添加量為溶液重量的O. I O. 6wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用低濃度硅酸鈉溶液生產(chǎn)偏硅酸鈉的方法，是向低濃度硅酸鈉溶液中添加偏硅酸鈉結(jié)晶，加入或不加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的固含量至15～35wt%，模數(shù)＜1，加熱溶解，添加少量晶種，降溫析出偏硅酸鈉結(jié)晶。既可生產(chǎn)五水偏硅酸鈉，也可生產(chǎn)九水偏硅酸鈉。本發(fā)明工藝過程簡單易行，具有節(jié)約投資和節(jié)能降耗的優(yōu)勢，解決了高硅鋁礦物料脫硅工藝中產(chǎn)生的低濃度硅酸鈉溶液除硅的難題，具有較好的經(jīng)濟效益和工業(yè)應用價值。
文檔編號C01B33/32GK102951652SQ201210513448
公開日2013年3月6日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者秦晉國 申請人:朔州市潤澤投資發(fā)展有限公司