[发明专利]自粉煤灰脱硅灰中脱除氧化钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化钠的脱除方法，特别是涉及一种从已提取了二氧化硅的高铝粉煤灰脱硅灰中脱除氧化钠的方法。本发明在脱除氧化钠后可以得到低钠脱硅灰。

背景技术

我国许多煤田产出的原煤经粉末化燃烧后形成的粉煤灰中富含氧化铝，Al₂O₃含量高于37％，有些甚至高达44％，可称之为高铝粉煤灰。这种粉煤灰除富含Al₂O₃外，还富含SiO₂，其SiO₂含量一般在45～50％之间。因此，这种粉煤灰的铝硅比比较低，通常仅有0.8左右，难以满足传统提铝方法对铝矿资源中铝含量和铝硅比的要求。

波兰杰米克和我国内蒙古蒙西高新技术集团采用石灰石烧结法自这种高铝粉煤灰中提取Al₂O₃，由于需配入大量的碳酸钙，运作的物料量大、能耗高、主产品氧化铝产出量少，副产品水泥产出量大，生产1吨氧化铝竟联产出8～13吨的水泥，因此难以推广应用。

CN 101125656A“一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法”是以质量浓度大于40％的NaOH溶液浸取粉煤灰，将其中的硅以硅酸钠的形式溶出，分离后得到硅酸钠溶液和铝硅比≥2的碱浸渣；溶出的硅酸钠蒸浓成不同浓度的硅酸钠溶液，或者利用碳分法制备白炭黑；碱浸渣以碱石灰烧结法或石灰石烧结法生产Al(OH)₃并进而生产Al₂O₃，提铝后的残渣制成填料或用于生产水泥。该专利申请突破了原来直接从粉煤灰中提取氧化铝的思路，采用先提硅，再提铝的全新工艺路线，提高了碱浸渣中的铝硅比，简化了氧化铝的提取工艺，提高了粉煤灰中铝的提取率。

该专利申请中，虽然可以直接采用碱石灰烧结法从提硅后的脱硅灰中有效回收其中的Al₂O₃，但工艺流程复杂，能耗高，产出的赤泥中Na₂O含量高(约1.75％)，不能完全满足水泥原料成份的要求。

另外，从高铝粉煤灰中提硅后得到的脱硅灰中，Na₂O含量一般在5～8％之间波动。当采用碱石灰烧结法提取氧化铝时，脱硅灰中含有一定量的Na₂O是无害的，Na₂O可以有效破解脱硅灰中的莫来石相，并可降低烧结液相温度。但是，对于石灰石烧结法提取氧化铝，如果生料中Na₂O含量高于0.8％，就会损害烧成料中借助硅酸二钙晶型转变产生的烧结料自粉化，使烧成料物相复杂，铝的溶出率降低，产品成本高，工艺经济效益恶化。

通常情况下，是难以从用浓碱处理过的铝土矿或粉煤灰渣中脱除其中的氧化钠的。因为苛性钠既可以溶出物料中的硅，也可以溶出物料中的铝，生成硅酸钠和铝酸钠，而硅酸钠和铝酸钠又可以生成稳定的化合物硅铝酸钠(钠硅渣)，在低温常压下，从这种化合物中脱除氧化钠是非常困难的。所以，氧化铝生产工艺排出的拜耳法赤泥或烧结法提取氧化铝后的赤泥中的氧化钠含量均较高，既造成了氧化钠的损失，又带来污染。虽然拜耳法赤泥可以用作烧结法的原料，但由于这种原料的氧化钠含量高，不适宜低能耗的石灰石烧结法。

发明内容

本发明的目的是提供一种自粉煤灰脱硅灰中脱除氧化钠的方法，通过降低粉煤灰脱硅灰中的Na₂O含量，使其满足石灰石烧结法提取氧化铝的要求，进而提供一种既经济又有效地回收粉煤灰类铝资源中Al₂O₃的方法。

本发明自粉煤灰脱硅灰中脱除氧化钠的方法是通过以下具体技术方案实现的：

以粉煤灰脱硅灰中的Na₂O含量为基准，按照CaO∶Na₂O＝2～5∶1的摩尔比配入消化的石灰乳，调整反应体系的液固比2～8，在≥65℃温度下搅拌反应30～300分钟，静置沉降，固液分离，回收上清液和滤液得到低浓度NaOH溶液，滤饼以清水洗涤得到低钠脱硅灰。

回收得到的低浓度NaOH溶液或者返回粉煤灰提硅工序用作稀释液使用，或者直接用作生石灰消化用的消化水。

洗涤滤饼产生的洗涤液回收用于下批次作业时调整反应体系的液固比。

上述方法中，脱除氧化钠的最优化反应温度为90～100℃。