一种过滤硅酸钠粗液的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103145137 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103145137 A *CN103145137A* (21)申请号 201310006064.8 (22)申请日 2013.01.08 C01B 33/32(2006.01) (71)申请人 大唐国际发电股份有限公司高铝煤 炭资源开发利用研发中心 地址 010050 内蒙古自治区呼和浩特市新城 区迎宾北路大唐金座 (72)发明人 许学斌 朱应宝 张生 洪景南 韩黎明 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 黄健 (54) 发明名称 一种过滤硅酸钠粗液的方法 。

2、(57) 摘要 一种过滤硅酸钠粗液的方法， 该方法包括 ： 将 SiO2与氢氧化钙以 20 ： 1 到 50 ： 1 的比例混合， 并 加热， 进行反应 ； 将反应后的物料通过过滤装置 过滤， 当滤饼厚度最大达到 10mm 时， 停止过滤。 此外， 该方法还包括洗涤过滤装置除去滤饼的步 骤。该方法操作简易， 原料廉价， 过滤速度快， 可 以有效解决浮游物带来的过滤问题。与传统方法 相比， 本发明方法可使硅酸钠粗液过滤速度提高 50%-80%， 能耗降低 30% 以上， 单台叶滤机产能提 高 30% 左右。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人。

3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103145137 A CN 103145137 A *CN103145137A* 1/1 页 2 1. 一种过滤硅酸钠粗液的方法， 该方法包括 ： - 将 SiO2与氢氧化钙以 20 ： 1 到 50 ： 1 的比例混合， 并加热， 进行反应 ； - 将反应后的物料通过过滤装置过滤， 当滤饼厚度达到 10mm 时， 停止过滤。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括洗涤过滤装置除去滤饼 的步骤。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述硅酸。

4、钠粗液来自高铝粉煤灰预脱硅 工序后得到的脱硅液。 4. 根据权利要求 1 或 3 所述的方法， 其特征在于， 所述氢氧化钙为石灰乳的形式， 其中 有效钙的浓度为 170g/L 至饱和浓度。 5. 根据权利要求 1 或 3 所述的方法， 其特征在于， 所述反应温度为 85-100； 反应的时 间为 10 分钟 -1 小时 ； 压力为常压。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述过滤装置为叶滤机。 7. 根据权利要求 1-3 任一项所述的方法， 其特征在于， 所述滤饼厚度达到 6mm 时， 停止 过滤。 8. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 过滤压强为 0.03-1。

5、.5MPa。 9. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 所述洗涤通过水冲洗、 碱液浸泡、 或两种 方式的结合进行。 权 利 要 求 书 CN 103145137 A 2 1/6 页 3 一种过滤硅酸钠粗液的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种过滤硅酸钠粗液的方法， 具体而言， 涉及一种利用添加少量石灰 乳来提高硅酸钠粗液过滤速度的方法。 背景技术 0002 粉煤灰是煤炭在锅炉中燃烧后从烟道排出经除尘器截留下来的粉状固体废物， 是 电力行业排放量最大的工业废弃物。随着环保要求的提高和资源再生技术的发展， 粉煤灰 的综合利用越来越受到重视。 近年来， 针对从粉煤灰中， 特别是高铝粉煤。

6、灰提取氧化铝科技 攻关和产业化探索， 初步形成了以下几种工艺技术路线 ： 一是预脱硅碱石灰烧结法， 二是 酸法， 三是硫酸铵法。其中， 酸法和硫酸铵法工艺未经过大型工业化生产， 预脱硅碱石灰 烧结法生产冶金级氧化铝联产活性硅酸钙化工填料， 已经工业化生产。 0003 预脱硅碱石灰烧结法是根据高铝粉煤灰主要由莫来石与二氧化硅玻璃相组成 的结构特性， 首先用氢氧化钠溶液脱除高铝粉煤灰中的玻璃态二氧化硅， 生成脱硅液和脱 硅灰， 使粉煤灰的Al/Si提高到2.0以上， 从而显著降低生产过程中的物料流量、 能耗、 成渣 量、 生产成本， 大大提高产能。 0004 经预脱硅收集的脱硅液中主要成分是硅酸钠。

7、， 所以也称硅酸钠粗液。硅酸钠粗液 过滤是高铝粉煤灰预脱硅工序后针对脱硅液的处理环节， 目前的方法是将粉煤灰预脱硅后 得到的硅酸钠粗液直接采用叶滤机进行过滤。从生产实践来看， 按照这种方法使硅酸钠粗 液直接通过叶滤机过滤， 存在的问题是很快形成致密层的物料， 并会逐渐板结， 造成滤布透 气能力越来越差， 严重影响过滤速度， 导致叶滤机产能降低。 发明内容 0005 本发明所解决的主要技术问题， 是提供一种新的过滤硅酸钠粗液的方法， 达到解 决由于过滤物料容易形成致密层所造成的过滤速度缓慢、 过滤装备产能下降等问题的目 的。 0006 为此， 本发明提供一种新的过滤硅酸钠粗液的方法， 该方法包括。

8、 ： 0007 - 将 SiO2与氢氧化钙以 20:1 到 50:1 的比例混合， 并加热， 进行反应 ； 0008 - 将反应后的物料通过过滤装置过滤， 当滤饼厚度最大达到 10mm 时， 停止过滤。 0009 根据本发明的方法， 在待过滤处理的硅酸钠粗硅液中， 加入少量氢氧化钙， 且优选 以石灰乳的形式加入， 通过氢氧化钙与硅酸钠粗液中的硅酸钠反应生成少量的硅酸钙， 来 有效避免对硅酸钠粗液的过滤中因过滤界面上会很快形成致密层而影响过滤产能的缺陷。 0010 使用本发明方法可使硅酸钠粗液的过滤速度提高 50%-80%、 单台过滤机的产能提 高 30% 左右， 且工艺简单、 添加原料廉价易得。

9、。 附图说明 0011 图 1 为本发明一个实施方案的工艺流程图。 说 明 书 CN 103145137 A 3 2/6 页 4 具体实施方式 0012 本文中 ： 0013 所述 “硅酸钠粗液” 是指例如高铝粉煤灰预脱硅工序后得到的、 或其他工业生产中 得到的未经过滤处理的硅酸钠溶液， 其中的主要成分是硅酸钠， 不排除还含有一定量的碱 以及悬浮物等杂质 ； 0014 所述 “均化” 是指使物料的成分均匀一致的过程 ； 0015 所述 “滤饼” 是指过滤后被截留在过滤表面上的固体物质 ； 0016 所述 “滤饼厚度” 是指滤饼的平均厚度。 0017 本发明提供一种过滤硅酸钠粗液的方法， 该方法。

10、包括 ： 0018 - 将 SiO2与氢氧化钙以 20:1 到 50:1 的比例混合， 并加热， 进行反应 ； 0019 - 将反应后的物料通过过滤装置过滤， 当滤饼厚度达到 10mm 时， 停止过滤。 0020 根据本发明的方法， 至少包括了上述两步操作， 现对这两步操作进行详细说明。 0021 第一步 ： 将硅酸钠粗液与氢氧化钙混合， 并加热， 进行反应。 0022 所述硅酸钠粗液主要来自高铝粉煤灰预脱硅工序后所得的脱硅液， 或来自其他工 业生产， 优选是前者。 0023 在一个实施方案中， 所述硅酸钠粗液是将粉煤灰预脱硅处理形成的脱硅粉煤灰浆 液通过翻盘过滤机进行翻盘过滤而得到 （如图 。

11、1 所示） ， 在由该生产工艺得到的硅酸钠粗液 中， 主要成分可以包括 ： 0024 硅酸钠 （Na2SiO3）浓度 （本发明中均以 SiO2含量计）通常不小于 30g/L， 通常在 30-76g/L 范围内 ； 0025 苛碱 （NaOH） 的浓度通常不小于 100g/L， 通常为 100-130g/L ； 0026 少量浮游物， 其含量通常不高于 5.0g/L， 受到粉煤灰原料和脱硅工艺的限制， 通常 为 1.0-5.0g/L， 浮游物中的主要物质为细的脱硅粉煤灰 ； 0027 极少量的碳酸钠， 其浓度通常在 8.0g/L 以下。 0028 本发明方法中， 针对不同生产工艺得到的硅酸钠粗液。

12、， 其中的硅酸钠浓度和苛碱 浓度会不同， 而是否含有碳酸钠以及含量的多少、 浮游物的含量和构成及性质也会有所不 同， 还可能因来源的不同而具有其他组分， 只要不影响过滤处理， 本发明没有特别限定。当 然， 若其他非必要成分含量过高导致影响过滤， 可以先通过适当方法进行脱除。 0029 另外， 发明人的研究发现， 当硅酸钠粗液中含有少量苛碱时， 利于促进硅酸钠的溶 解， 所以， 针对不同生产工艺得到的硅酸钠粗液， 当硅酸钠未处于完全溶解的状态时， 为顺 利进行过滤， 可通过加入苛碱等使其充分溶解。 0030 所述硅酸钠粗液中， SiO2含量的确定可以通过任何公知方法， 例如可用 722s 型可 。

13、见分光光度计通过比色法而测得。 0031 待过滤硅酸钠粗液中苛碱浓度的确定方法也可以有多种， 例如可按如下进行 ： 取 少量硅酸钠粗液， 过滤后， 加入氯化钡， 以绿光 - 酚酞为指示剂， 用盐酸标准液直接滴定碱 液中的氢氧化钠。 0032 浮游物含量的确定例如可按如下进行 ： 取 200mL 硅酸钠粗液， 用定量滤纸过滤， 将 滤渣在 800灼烧 10 分钟， 称重， 从而计算其含量。 说 明 书 CN 103145137 A 4 3/6 页 5 0033 碳酸钠浓度则可以以甲基橙为指示剂， 用盐酸中和滴定。 0034 本发明所用氢氧化钙可商购得到或通过任何已知的常规方法制得。 氢氧化钙可为。

14、 固体形式 （例如粉末） 或溶液形式 （例如石灰乳） 。 0035 在一个实施方案中， 氢氧化钙是将生石灰先在化灰机中溶解， 经过水力旋流器分 离、 除渣后得到的石灰乳溶液 （如图 1 所示） ， 其中石灰乳中的有效钙浓度， 优选为 170g/L 至 饱和浓度。 0036 石灰乳中的有效钙 （即活性氧化钙） 亦称游离氧化钙 （以 fCaO表示） 。样品中实际物 质可能是氢氧化钙， 也可能是氧化钙， 但统一计算到氧化钙的含量。 利用较稀的盐酸和较快 的速度滴定， 其精度已能满足上述适用范围的需要。例如， 通过盐酸标准溶液进行分析滴 定， 酚酞为指示剂， 其中盐酸浓度可为 0.3227mol/L，。

15、 但不限于， 0.3227mol/L 的盐酸。 0037 石灰乳中有效钙的饱和浓度为生石灰化灰后能最大溶解的氧化钙浓度， 其特征为 乳状而不是块状。 0038 所述 SiO2与所述氢氧化钙 （以 fCaO计） 以 （20-50） ： 1 的比例 （是指 SiO2与 CaO 的物 质的量之比） ， 优选以 40 ： 1 的比例混合。 0039 该混合可在任意合适的混合装置， 例如在反应槽中进行， 可以将氢氧化钙加入硅 酸钠粗液中、 或将硅酸钠粗液加入氢氧化钙中、 或两者同时加入， 而进行混合。优选将氢氧 化钙以石灰乳形式加入硅酸钠粗液中而混合。所述混合在搅拌的情况下进行， 对搅拌速度 无特别要求。

16、。 0040 将硅酸钙粗液与氢氧化钙 （优选石灰乳）混合的物料加热至 85-100， 优选 90-95， 进行反应。加热主要是为了更好地使反应快速完全和防止碱的析出。加热的手段 和装置可根据实际情况确定， 例如， 电加热装置、 蒸汽加热装置、 直火加热装置等任何可实 现此目的的装置进行。反应时间可为 10 分钟 -1 小时， 优选 20-40 分钟 ； 压力为常压， 或在 提高或降低的压力下进行， 从实际生产的便利性考虑， 优选常压。 0041 上述加热和反应过程一般在搅拌的情况下进行。 对搅拌速度及搅拌装置无特别限 定， 只要能实现上述目的即可。 0042 第二步 ： 将反应后的物料进行过滤。

17、， 当滤饼厚度达到 10mm 时， 停止过滤。 0043 将反应后的物料通过过滤装置进行过滤， 过滤装置可为可对硅酸钠粗液过滤的所 有常规装置， 例如网式过滤器、 叶滤机等， 收取滤液， 从而得到硅酸钠精液。 0044 过滤可以加压完成， 过滤压强可为 0.03-1.5MPa， 优选为 0.05-1.0MPa。 0045 上述过滤条件可根据需要进行调整。 0046 随着过滤进行， 会形成一定厚度的滤饼， 由于物料具有流动性， 形成的滤饼在不同 位置的厚度不会有很大差异， 当过滤所形成的滤饼厚度达到 10mm， 过滤速度明显下降， 此时 需要进行洗涤 （去除滤饼） ， 在实际操作中， 综合考量操。

18、作成本和生产效率， 优选当滤饼厚度 达到 6mm 时， 暂停过滤。 0047 洗涤 0048 为保证过滤的顺利进行， 当滤饼厚度达到上述范围时， 需暂停过滤， 及时对载有滤 饼的过滤媒介 （例如过滤机的滤布） 进行洗涤， 洗涤可手动进行， 有条件时也可通过计算机 程序自动进行。 例如使用过滤机过程的情况下， 通过计算机程序的控制， 使过滤后形成的滤 饼在过滤机上随滤布继续前移， 进入过滤机洗涤区进行洗涤。 说 明 书 CN 103145137 A 5 4/6 页 6 0049 优选地， 所述洗涤通过水冲洗、 碱液浸泡 （优选氢氧化钠） 、 或两种方式的结合进 行。 0050 本领域普通技术人员。

19、可以理解， 本发明上述的全部或部分步骤可以通过程序指令 相关的硬件来完成。这借助于将前述的程序存储于一计算机可读取存储介质中而实现。前 述的存储介质包括 ： ROM（只读存储器） 、 RAM（随机存取存储器） 、 磁碟或者光盘等各种可以 存储程序代码的介质。 0051 为更好地理解本发明， 下文将结合实施例对本发明进行详细描述， 但应认识到这 些实施例仅为对本发明进行示例说明， 而非意在限制本发明。 0052 实施例 0053 下述实施例或比较例中， 如图 1 所示， 所用石灰乳是生石灰在化灰机中溶解生成 氢氧化钙 （其中的钙离子浓度以氧化钙计） ， 经过水力旋流器分离、 除渣后而得到 ； 所。

20、用硅 酸钠粗液是将粉煤灰脱硅处理形成的脱硅粉煤灰浆液通过翻盘过滤机进行翻盘过滤而得 到 ； 0054 所用叶滤机型号 : 高德福林叶滤机。 0055 实施例 1-2 0056 将硅酸钠粗液 500 体积份和石灰乳 5 体积份在一个反应槽中混合搅拌进行均化， 对均化后的混合液加热， 继续搅拌进行反应 （其中硅酸钠粗液成份、 石灰乳有效钙浓度、 及 反应条件如表 1 所示） 。然后， 将所得混合液过滤， 结果如表 2 所示。 0057 实施例 3 0058 将与实施例 1 中的组成相同的硅酸钠粗液和石灰乳在一个反应槽中混合搅拌进 行均化， 对均化后的混合液加热， 继续搅拌进行反应， 反应条件如表 。

21、1 所示。然后， 将所得混 合液过滤， 记录当滤饼厚度达到 6mm、 8mm、 10mm、 12mm 时， 停止过滤。结果如表 3 所示。 0059 比较例 1-2 0060 分别重复实施例 1-2 的操作， 不同在于， 不加入石灰乳。结果如表 2 所示。 0061 比较例 3 0062 重复实施例 1 的操作， 不同在于， 加大量石灰乳 （见表 1） 。结果如表 2 所示。 0063 表 1 0064 说 明 书 CN 103145137 A 6 5/6 页 7 0065 注解 ：“NK” 代表苛碱 （NaOH） 浓度 ； 0066 “NC” 代表碳碱 （Na2CO3） 浓度。 0067 表。

22、 2 0068 0069 表 3 0070 0071 说 明 书 CN 103145137 A 7 6/6 页 8 0072 从以上各表中可以看出， 当向硅酸钠粗液中以从约 20:1 到约 50 ： 1 的比例加入氢 氧化钙时， 可大大提高硅酸钠粗液的过滤速度， 最高可提高 80%， 产能提高了 30% ； 当滤饼厚 度超过 10mm 时， 过滤速度明显下降， 此时需要清洗过滤媒介。 0073 虽然已参照特定实施方案对本发明进行了说明， 但本领域技术人员应认识到的 是， 在不偏离本发明主旨和范围的情况下， 可对所述实施方案进行改变或改进， 本发明范围 通过所附权利要求书限定。 说 明 书 CN 103145137 A 8 1/1 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103145137 A 9 。