[发明专利]一种由镁铝水滑石对含硅的铝酸钠溶液深度脱硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于含硅的铝酸钠溶液脱硅的方法，特别涉及以含氯化镁的卤水为原料制备镁铝水滑石，并将其作为脱硅剂使用对含硅的铝酸钠溶液进行深度脱硅的方法。

背景技术

我国铝土矿储量丰富，但是80%以上为铝硅比（铝土矿中Al₂O₃和SiO₂的质量比）为4～8的中低品位一水硬铝石型铝土矿，不能直接应用于生产成本低的拜尔法工艺中，需要经过脱硅，提高其铝硅比，然后采用经济的拜尔法工艺生产氧化铝。

铝土矿除了含有水化形式的氧化铝外，还包含硅、铁和钛等杂质。铝土矿中存在的铁和钛在苛性钠溶液中通常是难溶的，对从铝土矿中选择性提取氧化铝几乎没有影响，这些化合物在消化后掺入红泥中。铝土矿中存在的硅化合物主要以石英和以与氧化铝水化的复盐形式存在，例如高岭石。石英在苛性钠溶液中溶解缓慢，铝土矿中其它形式的二氧化硅可快速地溶解在消化步骤所使用的苛性钠溶液中。因此，含有大量二氧化硅的铝土矿难以进行处理。铝土矿中存在的二氧化硅在消化铝土矿时至少会引起两个问题：（i）二氧化硅作为复合钠硅酸盐溶解和再沉淀，由此消耗掉苛性苏打；（ii）复合钠铝硅酸盐在装置表面上再沉淀引起污垢堆积，当污垢堆积在热交换表面上时，这个问题尤为严重。因此硅是碱法生产氧化铝工艺中最有害的杂质。在将铝土矿溶解在碱液中得到的含硅的铝酸钠溶液分解之前必须设立专门的脱硅过程。

脱硅过程的实质就是使溶液中处于过饱和状态的硅酸钠转化成溶解度小的化合物沉淀析出。经过脱硅净化处理后的铝酸钠溶液，生产上称为精制液，脱硅后溶液中SiO₂的净化程度通常用硅量指数来表示。当精制液中Al₂O₃的浓度一定时，硅量指数越高表示溶液中SiO₂的含量越低，脱硅越彻底。因此提高和稳定铝酸钠溶液的硅量指数对产品氧化铝质量和产量起着极为重要的作用。

含硅的铝酸钠溶液的深度脱硅已有不少研究，可作脱硅剂的含钙化合物有氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、立方水合铝酸钙，但上述脱硅剂的脱硅深度不高。增加脱硅剂用量可以增加精制液的硅量指数，但同时造成氧化铝的损失也大。而且上述脱硅剂均要直接或间接消耗CaO或Ca(OH)₂，而CaO或Ca(OH)₂是非可再生资源，且价格逐年上涨，因此研制价格低廉新型高效脱硅剂迫在眉睫。

另一方面，我国有丰富的海水和盐湖资源，为国民经济发展和人民的生活提供了丰富的钠盐和钾盐等产品。在从盐湖或海水中提取以上产品后，所剩含有大量氯化镁的液体，俗称卤水。卤水成分复杂，除含有大量的氯化镁外，还存在一部分钠盐，钾盐及数量相当可观的有机杂质。工业上通常这些卤水排放到大海或盐湖中，目前只将其中很小的一部分用于制备固体结晶氯化镁作为基本无机化工原料来使用，大量卤水回排，不仅污染了近海海水，也给近海湿地带来了一定的影响，从而使一些生物因环境污染而有灭绝的危险。因此，如何充分合理利用盐湖卤水资源，不仅是国家经济发展的战略需要，也是保护环境可持续发展的需要。 

水滑石类化合物(LDHs)是一类具有层状结构的新型无机功能材料，其典型的铝镁水滑石化学式为：Mg₆Al₂(OH) ₁₆CO₃·4H₂O。铝镁水滑石是集阻燃剂、绝缘剂、稳定剂、着色剂、滑爽剂、抗老化剂、抗紫外线剂等诸多功能于一身的填充和改进的无机多功能材料。本发明人用含氯化镁的卤水为原料制备镁铝水滑石，并发现其有深度脱硅能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服现有脱硅剂存在的不足和局限性，用含氯化镁的卤水为原料制备镁铝水滑石，并以其作为脱硅剂，从而提供一种含硅的铝酸钠溶液深度脱硅的方法。

本发明的技术方案：一种由镁铝水滑石对含硅的铝酸钠溶液深度脱硅的方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）将卤水进行自然蒸发、浓缩、结晶，过滤除去杂质、结晶物，得到含氯化镁的精制卤水，其中氯化镁含量为2～5mol/L，并用水调节，使氯化镁初始浓度为0.5～2mol/L，同时加入氯化铝，Mg²⁺与Al³⁺的摩尔比值为1～3，配成盐溶液A；