[发明专利]一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法

说明书

本发明公开了一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法，属于冶金技术领域，具体为硅酸钠溶液中加入晶种进行分解，得到含固相的分解浆液，所述固相为含硅水合物。本发明为经济高效实现硅酸钠溶液中硅钠分离、回收硅酸钠溶液中的碱提供了一条全新的技术路线，解决了工业上存在的碱损失大、或产出渣量大、或后续溶液需苛化处理等技术难题。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法。

背景技术

硅酸钠溶液又称水玻璃，其生产工艺主要分为干法(固相法)和湿法(液相法)两大类。干法是利用纯碱与石英砂或者芒硝、煤灰和硅砂在1350℃～1450℃的高温下反应生成熔融态硅酸钠玻璃体，然后在饱和蒸气压下溶解而制得液体水玻璃。干法生产能耗高，环境污染严重。湿法是用烧碱与石英砂在170℃～200℃的饱和蒸气压下反应制取硅酸钠溶液，但一般只能制取低模数的硅酸钠溶液。硅酸钠溶液也可以通过氢氧化钠等强碱浸出煤矸石、粉煤灰、高硅铝土矿、铝土矿选矿尾矿以及金属冶炼废渣等高硅物料而制得。

以一种典型的铝硅酸盐矿物—粉煤灰为例，在氧化铝提取过程中粉煤灰中的硅与溶液中的碱反应生成硅酸钠溶液。硅酸钠溶液的生成会导致氧化铝生产的碱耗增大，后续需酸化、加钙盐苛化等一系列复杂工序处理以回收碱。常见的酸化处理工艺是向硅酸钠溶液中加入硫酸、盐酸或通入CO₂气体。通过加硫酸或盐酸逐步调节溶液pH值，再经陈化、过滤、干燥等一系列过程得到絮状沉淀SiO₂。但该工艺存在着对设备防腐要求高、工艺流程长且碱损失大等缺点；向硅酸钠溶液中通入一定浓度的CO₂又称碳分法，目的是使溶液中的硅以硅酸的形式析出。碳分法虽然用CO₂代替了无机强酸，然而此法亦存在反应条件控制难、碱耗大、后续仍需苛化回收碱等问题；加钙苛化处理即向硅酸钠溶液中引入Ca²⁺，使其与溶液中的硅酸根离子反应生成溶解度小的硅酸钙沉淀，从而游离出苛性碱，但该反应会产出大量的硅酸钙废渣，对环境造成污染。

目前，酸法处理硅酸钠溶液主要用于制备硅胶、介孔二氧化硅、白炭黑等硅产品。从硅酸钠溶液中制备胶态二氧化硅的方法称为水玻璃法(专利CN 103145133 A及日本特开昭61-158810号公报)。该法涉及离子交换，其目的是为了去除硅酸钠溶液中的Na⁺，调制出活性硅酸，然后在加热的条件下，将其与已用NaOH调节pH后的含有晶种颗粒的水溶液反应来合成稀硅胶，最后再经超滤浓缩才可得到质量分数为30～40％的硅溶胶溶液。而利用硅酸钠溶液制备粒状含硅水合物且含硅水合物为蛋白石的研究当前鲜见报道。常规蛋白石多以二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等单分散胶体微球经自组装或者借助外界模板诱导而成。而此制备技术要求较高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法，在硅酸钠溶液中加入晶种进行分解，得到含固相的分解浆液，所述固相为含硅水合物。

优选地，所述硅酸钠溶液的模数为2.0～10.0，初始氧化钠浓度为10.0～100.0g/L，晶种加入量为10～2000g/L-溶液。

优选地，所述分解温度为40～70℃。

优选地，所述分解时间为0.5h～70h。

优选地，取部分所述固相作为晶种返回到硅酸钠溶液中继续晶种分解。

优选地，所述固相还依序经洗涤和干燥，得到含硅水合物。