[发明专利]一种硅渣的处理方法

说明书

技术领域

一种硅渣的处理方法，涉及一种联合法氧化铝生产过程中的烧结法硅渣处理方法。

背景技术

氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目前用于工业生产的全属于碱法，碱法生产氧化铝又分为拜尔法、烧结法和拜尔-烧结联合法等多种流程。

我国铝土矿主要属一水硬铝石型，中等品位为主，其中铝硅比(A/S)为4～8的矿石占总量的80％左右。因此，烧结法在我国的氧化铝生产中占有较大的比重。烧结法氧化铝生产工艺，其工艺过程包括生料配制、熟料烧成、熟料溶出、粗液脱硅、碳酸化分解等。由于烧结法粗液中含有5-6g/l的SiO2，必须通过单独的粗液脱硅工序才能把这部分杂质除去。

烧结法粗液脱硅过程中所产生的硅渣中含有较多的氧化钠和氧化铝等有用成分，传统烧结法采用硅渣回头配料的方法，以回收硅渣的氧化铝及氧化钠。但是大量硅渣再次返回配料系统，经过熟料烧结、溶出、脱硅等工序，形成内部无效循环，降低了烧结法部分有效产能，使各项消耗升高，生产成本增加。

将粗液脱硅过程中产生的硅渣采用物理化学的方法单独处理、回收其中的有用成分氧化铝和碱，避免大量硅渣的回头配料形成内部无效循环，是人们一直在研究的课题。

从上世纪五十年代以来，前苏联、匈牙利和我国一直研究钠硅渣的湿法铝硅分离新技术，以形成高压水化学法或拜耳—水化法生产氧化铝新工艺。主要成果有：1)前苏联波诺马列夫-萨任等通过对Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-CaO-H₂O系平衡固相的研究提出了高压水化学法，其原理是使硅在较高的温度下(260～350℃)生成不含(或少含)铝或碱的渣相，如硅酸钠钙、水合硅酸钙、铁水化石榴石等，而氧化铝则以铝酸钠的形式进入溶液。该方法碱回收率大于80％，氧化铝回收率为40～70％。但溶液中碱浓度较高、苛性比高(α_k10～30)，需高温高压，对设备材质要求太苛刻；2)捷克、匈牙利学者提出的水热法，只是在较前者稍宽松的条件下(α_k4.0左右)回收赤泥中的碱，而氧化铝回收率低，处理后的赤泥铝硅比仍大于1，经济上不合理。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种对设备材质要求低、氧化铝回收率高，经济合理的从硅渣中回收氧化铝和碱的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种硅渣的处理方法，其特征在于是将铝酸钠溶液脱硅后的硅渣与碳分母液混合后，经烘干、烧结、冷却后，硅渣熟料送至溶出槽，与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出后，送固液分离系统。

本发明的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母液混合后是在900℃-1300℃温度下的沸腾烧结炉中烧结的。

本发明的一种硅渣的处理方法，其特征在于硅渣与碳分母液混合使硅渣生料配比为：[N]/[R]＝0.9-1.0；[C]/[S]＝1.3-1.7。

本发明的方法，硅渣浆料在沸腾烧结炉中900-1300℃温度下烧结，使硅渣浆液中各成分互相反应，粘结形成的粉状物料为具有一定容积密度和空隙率的粒状物料-熟料。将熟料与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出，使熟料中的氧化铝和氧化钠最大限度地溶解于溶液中制取铝酸钠溶液，硅渣熟料氧化铝净溶出率不小于89％，氧化钠净溶出率不小于95％。溶出浆液送固液分离系统分离，使溶出浆液中溶液中的有用成分氧化铝、氧化钠和固体中的有害杂质2CaO.SiO₂尽快分离。

硅渣与部分碳分母液混合的目的在于减少硅渣附液中氧化铝含量，增加硅渣浆液中氧化钠含量，以使硅渣浆液在烧成过程中，氧化铝以铝酸钠、二氧化硅以二钙硅酸形式结合，从而实现硅、铝分离。

硅渣浆液在900-1300℃烧结的目的在于，使硅渣浆液中各成分互相反应。其中氧化铝转变为易溶于水或稀碱溶液的化合物Na₂O.Al₂O₃，二氧化硅转变成基本不溶于水或稀碱溶液的化合物2CaO.SiO₂，并使粉状物料粘结成具有一定容积密度和空隙率的粒状物料-熟料，以便在下一步溶出过程中将有用成分与有害杂质分离，最大限度地提取氧化铝和回收碱。

硅渣熟料与碱液在溶出槽内经过搅拌溶出的目的在于将熟料中的氧化铝和氧化钠最大限度地溶解于溶液中制取铝酸钠溶液，硅渣熟料氧化铝净溶出率不小于89％，氧化钠净溶出率不小于95％。