[发明专利]一种硅酸钠钙渣回收碱的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅酸钠钙渣回收碱的工艺，具体涉及采用水热反应的方法处理主要物相为硅酸二钠钙(Na₂CaSiO₄)的工业固体废渣，脱除并回收其中的碱。

背景技术

含碱工业固体废渣(如拜尔法赤泥、烧结法赤泥等)脱除并回收碱，可以减少生产过程中原辅料的消耗、降低生产成本，且有利于工业固体废渣的后续加工和处理。由于各种含碱工业固体废渣的化学成分和物相组成迥异，研究开发针对性的回收碱工艺显得尤为重要。

申请人于2010年12月22日申请了名为“一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法”(申请号：201010617405.1)的发明专利。该发明公开了一种烧结法处理含铝原料的新生料配方和烧成制度。其技术方案是：一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法，将含铝原料、石灰石和纯碱按改良碱石灰烧结法的生料配方的比例球磨混合均匀，制得合格的生料；生料在高温(1000～1200℃)下烧结，制得烧结熟料；烧结熟料经溶出、脱硅、分解和焙烧，最终制得氧化铝产品，所述的含铝原料为氧化铝和氧化硅的质量比大于0.5的各种铝硅酸盐原料，改良碱石灰烧结法的生料配方：

生料烧结过程中发生的化学反应主要有：

Na₂CO₃+Al₂O₃＝2NaAlO₂+CO₂↑

Na₂CO₃+CaO+SiO₂＝Na₂CaSiO₄+CO₂↑

烧结熟料的主要物相为NaAlO₂和Na₂CaSiO₄，其中的NaAlO₂在溶出过程中进入液相，留下以Na₂CaSiO₄为主要物相的溶出渣，即硅酸钠钙渣。硅酸钠钙渣碱含量高(Na₂O含量大于20wt％)、在水溶液中常压条件下性质比较稳定，若采用常见的加脱碱剂常压反应的方法脱碱，在技术原理上是不可行的。

发明内容

根据硅酸钠钙渣的化学成分和物相组成，本发明提出一种利用水热反应回收碱的工艺。该工艺利用硅酸二钠钙(Na₂CaSiO₄)在碱性介质中、水热反应条件下可自行分解的性质，在脱碱过程中不添加其它脱碱剂，不改变脱碱前后固相的[CaO]/[SiO₂](摩尔比)，为后续制取硅灰石超细粉体等高附加值产品奠定了基础；同时，硅酸钠钙渣中的碱以高浓度的苛性碱溶液的形式得以回收，可返回至工艺流程中其他工段循环使用。

本发明是通过下述方式实现的：

一种硅酸钠钙渣回收碱的工艺，其特征在于它包括如下步骤：

(1)矿浆调配：将硅酸钠钙渣和预先配制好的调整液进行湿法球磨，制成合格矿浆，其中，调整液是质量百分浓度为4～11％的氢氧化钠溶液，硅酸钠钙渣与调整液的配料比例为1g∶2～6mL；

(2)水热反应：将制得的合格矿浆置于水热反应釜中，开启机械搅拌，搅拌速率为60～120rpm，然后升温至120～280℃，恒温搅拌反应1～2h，反应结束后冷却至95℃以下(即0℃-95℃)，得到反应料浆；

(3)过滤分离：将制得的反应料浆进行过滤，得到的滤液即为回收碱液，滤饼用温度不低于80℃的热水(即80℃-100℃的热水)洗涤，即得水合硅酸钙滤饼。

在本发明的方法中，所述的硅酸钠钙渣是改良碱石灰烧结熟料溶出NaAlO₂后剩余的滤渣，其主要物相为硅酸二钠钙(Na₂CaSiO₄)。其中，改良碱石灰烧结熟料来自于发明专利申请“一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法”(申请号：201010617405.1)。改良碱石灰烧结熟料的具体的生产过程是，将含铝原料、石灰石和纯碱按改良碱石灰烧结法的生料配方的比例球磨混合均匀，制得合格的生料；生料在高温下(1000～1200℃)烧结，制得烧结熟料。其中，所述的含铝原料为氧化铝和氧化硅的质量比大于0.5的各种铝硅酸盐原料，具体是指富钾岩石提钾滤渣、钾长石脱硅滤饼、粉煤灰、脱硅粉煤灰、煤矸石、脱硅煤矸石和铝土矿中的一种或几种；所述的改良碱石灰烧结法的生料配方：