利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠工艺方法。属于铝硅酸盐矿物的化工开发利用方法。针对现有氧化铝工业中拜耳法、碱石灰烧结法和联合法工艺都不能提取氧化铝含量低于５０％的高硅低铝矿物原料中的氧化铝的问题，本发明专利技术运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔－碳化－水解，实现同时提取高硅低铝矿物原料中９５％的氧化铝和９０％的二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠。工艺流程简洁，产品生产周期短；烟道气中的二氧化碳、余热及洗涤液的回收循环利用，使生产成本大幅度降低。产品适用于造纸、油墨、印染、医药、洗涤剂等行业；延伸开发的产品还可以用于石化、橡塑、电解铝等行业。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用铝硅酸盐矿物原料的化工开发利用的方法，特别是一 种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法。
技术介绍
目前，从含铝矿物原料中提取氧化铝的方法，基本上都是用铝土矿作为 原料，主要有拜耳法、碱石灰烧结法和联合法。铝土矿的矿物类型主要分为三水铝石型、一水软铝石型和一水硬铝石型三种。拜耳法要求铝土矿原料中的铝硅比大于9，只适用于低硅含量的三水铝石型铝土 矿和一水软铝石型铝土矿的开发。 据毕诗文、于海燕等在《氧化铝生产工艺》(化学工业出版社2006年2月第一版) 一书中第15页称从铝土矿资源总量上讲，在已探明的铝土矿储量中，我国铝土矿总储量 仅占世界储量的1. 5%。世界铝土矿的人均储量为4000公斤，我国铝土矿的人均储量只有 283公斤。我国铝土矿已经不能保证2010年的国内需求，即使考虑到远景储量，我国的铝土 矿的保证年限也很难达到50年；从铝土矿类型上讲，我国铝土矿主要是具有高硅特点的一 水硬铝石，占到铝土矿总储量的98. 46%。其中铝硅比大于9的高铝铝土矿仅占18. 6%，铝 硅比在6-9的铝土矿占25. 4%，铝硅比在4-6的铝土矿占48. 6 %，铝硅比小于4的铝土矿 占 7. 4%。由于我国铝土矿绝大部分属于高硅含量的一水硬铝石，不能用流程简单的拜耳法 提取其中的氧化铝，国内大部分企业采用碱石灰烧结法或联合法提取我国铝土矿中的氧化 铝。其中，碱石灰烧结法要求铝土矿中的氧化铝含量大于55%、铝硅比大于3. 5 ；联合法要 求铝土矿中的氧化铝含量大于50%、铝硅比大于4. 5。这样，当铝土矿原料中的氧化铝含量 低于50%时，工业上就无法利用来提取氧化铝。我国已经是世界上对氧化铝需求量最大的国家。由于国内铝土矿总储量限制和现 有技术对我国自产的铝土矿中氧化铝含量低于50%时就不能利用来生产氧化铝的原因，为 了满足经济发展需要，我国每年都需要从国外进口大量的铝土矿和氧化铝。据国家海关总 署综合统计司统计，2005年，我国共进口铝土矿216万吨，进口氧化铝701. 6万吨；2006年， 我国共进口铝土矿968万吨，进口氧化铝691. 1万吨。因此，研究一种氧化铝含量低于50%的高硅铝土矿中的氧化铝的开发利用方法是 必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，开发一种高硅铝土矿的开发利 用方法，特别是一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法。本专利技术的目的是这样实现的一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸 及碳酸钠的工艺方法，特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔-碳 化-水解，实现同时提取高硅低铝矿物原料中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸 及碳酸钠。附图说明图1为本专利技术的工艺原理示意图，图2为本专利技术具体实施的生产流程示意图。如图1中所示1、烧碱碱熔将高硅低铝矿物原料粉与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，得到干 粉。干粉输入干粉溶解工序。2、干粉溶解将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。 滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳化工序生产粗氢氧化铝。3、氢氧化铝溶出将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解 进入溶液。溶解后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第一碳化 工序生产粗氢氧化铝。4、第一碳化将前面干粉溶解及氢氧化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀 释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理。第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤 饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序。5、滤饼溶解将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓 滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序。6、脱硅提纯将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石 灰并搅拌加热，进行脱硅处理。脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液。脱硅渣含 有氧化铝和二氧化硅，直接输入头道烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处 理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝。7、稀释水解将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解。水解结束后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶液， 输入下道滤液浓缩工序。8、滤液浓缩将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液。浓溶液输入前 道滤饼溶解工序。9、第二碳化将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理。第 二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液。滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入下 道滤液蒸发工序。10、滤液蒸发将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液。浓溶 液输入下道冷却结晶工序。11、冷却结晶将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶。结晶后，过滤，得到滤饼 和滤液。滤饼为碳酸氢钠，输入下道干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，输入后道尾气喷 淋工序。12、干燥将冷却结晶得到的滤饼进行干燥处理，得到产品碳酸钠干粉和含碳酸钠 粉尘的尾气。尾气输入下道尾气喷淋工序。13、尾气喷淋将冷却结晶得到的滤液用来对上道干燥工序的含碳酸钠粉尘的尾 气进行喷淋，得到净化后的尾气和喷淋液。喷淋液为含碳酸钠的碳酸氢钠饱和溶液，输入前 道滤液蒸发工序，并入下一批第二碳化后的滤液，进行蒸发浓缩；净化后的尾气直接排放。具体实施例方式结合图 2，本专利技术是这样进一步实现的如图2中所示，将燃料燃烧产生的高温烟道气依次用常温空气和水进行换热处理高温烟道气经过空气换热，将常温空气加热得到400-80(TC和300-40(TC两种热空气， 高温烟道气温度降低，变为500-600°C中温烟道气；中温烟道气再用水换热，得到95°C的热 水，中温烟道气温度降低到200°C以下。200°C以下的低温烟道气经过水洗、净化处理后，得 到含二氧化碳的常温洁净烟道气。400-8000C的热空气用于烧碱碱熔工艺的加热浓缩和烘焙干燥；300-400°C的热空气用于碳酸氢钠滤饼干燥工艺；95°C的热水用作各个相应工艺的滤饼洗涤和稀释水解用水；含二氧化碳的常温洁净烟道气用于第一碳化、第二碳化工艺。通过对烟道气的换热利用和净化处理，实现了废热与废气的再利用。所述图2中的原料粉是指用粒度为60-200目的高硅低铝矿物原料粉作为原料粉， 高硅低铝矿物原料包括高岭土、黏土、黄砂、氧化铝含量低于50%的铝土矿和氧化铝工业的 赤泥，其中氧化铝与二氧化硅含量均没有限制。所述图2中的烧碱溶液是指质量百分比浓度> 30%的氢氧化钠溶液。所述图2中的烧碱碱熔是指将60-200目的高硅低铝矿物原料粉与质量百分比浓 度>30%的烧碱溶液按照质量比高硅低铝矿物原料粉氢氧化钠=1 0.8-1. 5进行配 料，用经过高温烟道气换热得到的400-800°C热空气加热反应，直到物料变成干粉。干粉输 入下道干粉溶解工序。所述图2中的干粉溶解是指将经烧碱碱熔工艺段得到的干粉用洗涤液溶解。干粉 溶解时，控制溶解后溶液中Na2O > 250克/升。干粉溶解后，在4小时内过滤。过滤后，得 到滤饼和滤液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用高硅低铝矿物原料生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠的工艺方法，其特征在于运用烧碱法原理，采用烧碱碱熔工艺，通过烧碱碱熔－碳化－水解，实现同时提取高硅低铝矿物原料中的氧化铝和二氧化硅，生产氢氧化铝和硅酸及碳酸钠：（１）烧碱碱熔：将高硅低铝矿物原料粉与烧碱溶液混合，加热进行碱熔处理，得到干粉；干粉输入干粉溶解工序；（２）干粉溶解：将烧碱碱熔得到的干粉进行溶解；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼中包含有部分氢氧化铝，经过洗涤以后，输入下道氢氧化铝溶出工序；滤液输入后道第一碳化工序生接排放。产粗氢氧化铝；（３）氢氧化铝溶出：将干粉溶解得到的滤饼用烧碱溶液进行溶解，使氢氧化铝溶解进入溶液；溶解后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤作为滤渣；滤液输入下道第－碳化工序生产粗氢氧化铝；（４）第一碳化：将前面干粉溶解及氢氧化铝溶出两道工序得到的滤液合并，进行稀释后，用二氧化碳气体进行第一次碳酸化处理；第一碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤为含有二氧化硅的粗氢氧化铝，输入下道滤饼溶解工序；滤液输入后道第二碳化工序；（５）滤饼溶解：将第一碳化得到的滤饼，用烧碱溶液和后道滤液浓缩工序得到的浓滤液进行溶解，得到含有二氧化硅的铝酸钠溶液，输入下道脱硅提纯工序；（６）脱硅提纯：将滤饼溶解得到的含有二氧化硅的铝酸钠溶液，添加生石灰或熟石灰并搅拌加热，进行脱硅处理；脱硅处理结束后，过滤，得到滤饼脱硅渣和滤液；脱硅渣含有氧化铝和二氧化硅，直接输入头道烧碱碱熔工序，与煤矸石粉一起，重新进行烧碱碱熔处理；滤液为高纯度铝酸钠溶液，输入下道稀释水解工序生产氢氧化铝；（７）稀释水解：将脱硅提纯得到的滤液，进行稀释水解；水解结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品氢氧化铝；滤液为含有铝酸钠的氢氧化钠稀溶液，输入下道滤液浓缩工序；（８）滤液浓缩：将稀释水解得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到浓溶液；浓溶液输入前道滤饼溶解工序；（９）第二碳化：将第一碳化得到的滤液，用二氧化碳气体进行第二次碳酸化处理；第二碳化结束后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼经洗涤、烘干、粉碎后为产品硅酸；滤液输入下道滤液蒸发工序；（１０）滤液蒸发：将第二碳化得到的滤液，加热蒸发浓缩，得到过饱和的浓溶液；浓溶液输入下道冷却结晶工序；（１１）冷却结晶：将滤液蒸发得到的浓溶液进行冷却、结晶；结晶后，过滤，得到滤饼和滤液；滤饼为碳酸氢钠，输入下道干燥工序；滤液为碳酸氢钠饱和溶液，...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆玲，
申请(专利权)人：刘庆玲，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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