[发明专利]AZS固体废料中锆、硅、铝的分离工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种AZS固体废料中锆、硅、铝的分离工艺，属于耐火材料固体废料循环利用技术领域。

背景技术

AZS电熔锆刚玉砖是玻璃熔池的主要耐火材料，一般使用一个炉役后即被废弃，因而会造成大量AZS固体废料的堆积。目前，我国的AZS电熔锆刚玉砖年消耗量达20-30万吨，按使用时消耗掉60％计算，用后的废旧材料每年可达8-12万吨，由此造成很大的环境问题。如果对这些固体废弃物加以利用，则每年可节约10万吨左右的耐火材料原料，从而大大减少甚至消除固体废弃物的堆积。

目前，国内外AZS固体废料回收利用的主要方法，是将玻璃熔池的池壁整体切割，再次利用池壁的有效部位，将附着在池壁上的玻璃除去，用冷萃的方法使砖产生裂纹，经破碎、粉磨、筛选后得到不同粒级的骨料和细粉，用于添加回收使用，这种方法的回收利用率以及产品附加值均较低。

根据AZS固体废料来源和品位的不同，其主要成分含Al₂O₃为50-65％，ZrO₂为20-30％，SiO₂为15-20％，此外，还含有微量Fe₂O₃和TiO₂等。如果采用化学方法除去里面所含杂质，并将其中含量较高的锆、铝、硅提取出来，无疑将会产生较大的经济效益，因此，有必要探索一种用化学法分离AZS固体废料中锆、硅、铝的工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种AZS固体废料中锆、硅、铝的分离工艺，解决了目前AZS固体废料回收利用技术中存在的回收利用率低、产品附加值低的问题。

本发明所述的AZS固体废料中锆、硅、铝的分离工艺，是将AZS固体废料先进行碱熔焙烧得到烧结料，烧结料经水浸分离出锆，得到水溶性偏硅酸盐和偏铝酸盐的浸出液，再向浸出液中加入酸液进行反应，最后得到铝盐溶液和硅胶，实现硅铝分离。

本发明主要包括以下步骤：

(1)碱熔焙烧：

将AZS固体废料、碱性物料与助熔剂进行焙烧得到烧结料，AZS固体废料中的二氧化锆、三氧化二铝和二氧化硅分别转化为锆酸盐、偏铝酸盐和偏硅酸盐；

(2)水浸分离：

向烧结料中加水，然后进行加热、搅拌，经过滤后得到锆酸盐固体以及水溶性偏硅酸盐和偏铝酸盐的浸出液，实现锆与硅、铝的分离。用水清洗锆酸盐固体三次，后两次水洗液循环用于下批次烧结料的水浸，锆酸盐经过处理用于制备相应系列产品；

(3)硅铝分离：

向步骤(2)中的浸出液中加入酸液进行反应，随后加入絮凝剂继续进行反应，经过滤后实现硅铝分离，得到铝盐溶液和硅胶，硅胶用酸液进行洗涤；

(4)制备氢氧化铝：

向步骤(3)中的铝盐溶液中加碱液进行中和沉淀，得到Al(OH)₃固体沉淀，经洗涤、干燥后得固体Al(OH)₃产品；

其中，优选的技术方案如下：

步骤(1)中，碱性物料为氢氧化钠，助熔剂为硼砂，AZS固体废料、碱性物料与助熔剂的重量比为1:0.85-1:0.5-0.7，碱熔焙烧温度为650-850℃，碱熔焙烧时间为1-1.5h，反应方程式如下：

Al₂O₃+2NaOH→2NaAlO₂+H₂O

SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O

ZrO₂+2NaOH→Na₂ZrO₃+H₂O

步骤(2)中，烧结料与水的重量比为1:2-4，搅拌时间为1-1.5h，浸出温度为80-90℃。

步骤(3)中，加酸液进行反应时，反应温度为90-100℃，反应时间为1-1.5h，控制反应终点酸度为0.5-1.0mol/L；加入絮凝剂后在75-80℃下反应1-1.5h，絮凝剂为PEG-4000；洗涤用酸液是摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸或摩尔浓度为1mol/L的盐酸，硅胶洗涤两次后，洗涤液用于下批次硅胶洗涤或本工序反应，以H₂SO₄为例，反应方程式如下：