[发明专利]一种将硅渣和铝渣回收利用制备4A沸石的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备4A沸石的方法，具体是指一种将硅渣和铝渣回收利用制备4A沸石的工艺方法。

背景技术

目前我国已形成年产约4000万吨P₂O₅的湿法磷酸产能。同时伴随年产约200万吨的副产物氟硅酸，此副产物若不合理的利用将对环境造成巨大的污染，当今较为成熟的方法是生产用于氟化铝和冰晶石等氟化盐(主要用于电解铝的溶剂)，但在生产氟化盐过程中又将会产生大量的含氟和铝元素的硅渣(水合硅酸)造成严重的二次污染。另一方面，我国电解铝年产在2000万吨左右，在电解铝生产过程中将产生通常含有80％金属铝的白灰称为一次铝灰渣，目前主要用于二次铝工业(指用一次铝灰渣、废铝制品及铝制品回收铝的企业)回收铝，但回收铝过程中又将会产生大量的含氟和氮等的黑灰(称二次铝灰渣)，此废物对环境有极大的危害。我国每年大约有70万吨的一次铝灰渣产生，那么如何合理的处理上述硅渣、铝渣就成为了亟待解决的问题。

由于欧美等发达国家洗涤行业的“禁磷”措施，洗涤用4A沸石得到了较大发展，其在洗涤剂方面的用量在110万吨以上。主要生产方法为“水热法”合成工艺。但该工艺的原料成本高，每吨产品需消耗氢氧化铝0.5吨，水玻璃0.6吨，烧碱0.4吨，国内用户难以接受。

我国从20世纪70年代开始将4A沸石作为洗涤助剂研究应用工作，1992年中国铝业山东分公司建立了第一条4A沸石生产线。目前我国洗涤用4A沸石的年产能在40万吨左右，其生产方法有高岭土法、膨润土法、铝矾土法等。其中最常用的是铝矾土法，但因排出大量碱性矿渣对环境污染极大。

4A沸石的生产虽有多种，但每种都有各自的缺点，概括起来主要是能耗大，对环境污染严重，这与节能减排、可持续发展的方向相背离；另外，制备出优良产品往往需要从原料上就进行控制，这大大的提高了生产成本，在国内多数厂家难以承受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种将硅渣和铝渣回收利用制备4A沸石的工艺方法，该工艺方法将磷化工副产氟硅酸生产氟化铝的过程中产生的含F、Al元素的硅渣和电解铝生产过程中产生的铝渣(又名铝灰)作为原材料来生产4A沸石，该工艺方法能够解决这两个行业的二次污染问题，同时也能够降低生产4A沸石的原材料成本和提高4A沸石的品质。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种将硅渣和铝渣回收利用制备4A沸石的工艺方法，包括下述步骤：

(1)对硅渣进行预处理反应生成水玻璃：

A、所述硅渣为磷化工副产氟硅酸生产氟化铝的过程中产生的含F、Al元素的废弃物，以活性SiO₂计为25％-30％；将硅渣加入NH₄F溶液在反应釜中反应，反应后Al以Al(OH)₃形式沉淀，其反应式为：Al³⁺+3OH^-＝Al(OH)₃↓，SiO₂则与NH₄F发生反应生成(NH₄)₂SiF₆，其反应式为：SiO₂+6NH₄F+2H₂O＝(NH₄)₂SiF₆+4NH₄OH，过滤除去反应液中杂质，回收Al(OH)₃；再向过滤后的反应液中加入氨水，分别得到活性SiO₂、NH₄F溶液，其反应式为：反应式(NH₄)₂SiF₆+4NH₄OH＝SiO₂+6NH₄F+2H₂O；

B、将步骤A得到的活性SiO₂投入反应釜中，再加入水和NaOH，搅拌升温至90℃反应1小时，得到产物水玻璃，其反应式为：SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O；配料摩尔比为：SiO₂∶NaOH∶H₂O＝1∶1∶9.5；

(2)对铝渣进行预处理反应生成偏铝酸钠：