硫酸铝废渣生产硅酸钠的研究_周世贤

收稿日期1997-03-18总第83期环境保护科学Vol.23No.51997硫酸铝废渣生产硅酸钠的研究AResearchonProductionofSodiumSilicatefromAluminiumSulfateDregs周世贤秦玉秋(沈阳化工学院沈阳110021)提要讨论以硫酸铝废渣经水洗,碱萃取生产硅酸钠的最佳工艺条件,所得硅酸钠产品,符合国家规定.本生产工艺不仅解决了环保问题,还综合利用了资源,具有可观的经济效益.关键词硅酸钠碱萃取硫酸铝废渣ABSTRACTThispaperdealedwiththeoptimalprocessconditioninproductionofsodiumsilicatefromaluminiumsulfatedregsbywaterwashingandbase-phaseextraction.ThesodiumsilicateproductcomformedwithChinesenationalstandard.Thisprocessnotonlymadeacomprehensiveutilizationofresource,butalsosolvedanenvironmentalproblem.Itwouldproducegoodprofits.KEYWORDSSodiumSilicateBase-phaseExtractionAluminiumSulfateDregs硅酸钠生产,一般有两种方法,干法和湿法.干法是将硅砂与强碱粉碎混合熔融反应,经冷却固化成碎玻璃,再经过加热蒸汽溶解制得.湿法是以硅砂与烧碱于反应中经过加热反应制得.由于原料、燃料、电力等价格上涨,硅酸钠生产成本不断上升,所以寻找节能和降低成本的新工艺,是促进硅酸盐工业发展的重要途径.硫酸铝废渣,含有较高的SiO2成分,是生产硅酸钠的廉价原料.其组成见表1.表1硫酸铝废渣组份表(%)化学成份二氧化硅总量活性氧化铝总量水溶性氧化铁硫酸盐其它含量50-5541-44210.20.64-84-16由于活性二氧化硅含量波动不大,因此完全可以控制一定条件,将活性二氧化硅用碱萃取出来,同时避免将氧化铝溶解出来,从而防止SiO2-3同AlO-2反应生成沸石,以及高岭土在碱存在下与N+a离子形成部分沸石沉淀混入渣中,造成碱和二氧化硅的损失.1实验部分1.1实验方法经水洗除去硫酸盐及其它水溶性盐后的废渣与烧碱溶液,一起在带搅拌的三口烧瓶中反应.反应终了,经真空抽滤、洗涤滤渣,测定滤液中Na2O、SiO2含量,计算出硫酸铝废渣中活性SiO2的萃取率—17—DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.1997.05.0071.2单变量优化1.2.1渣碱比优化渣碱比是指经过烘干的硫酸铝废渣重与烧碱(工业级)重之比.在100°C,50min,渣水比为1∶2,不同渣碱比SiO2收率见表2.表2不同渣碱比SiO2收率(%)渣碱比2∶13∶14∶15∶1SiO2收率58.482.395.388.2可见,渣碱比为4∶1时SiO2收率最高.1.2.2反应温度优化在渣碱比为4∶1,其它条件同1.2.1,不同反应温度SiO2收率结果见表3.表3不同反应温度的SiO2收率(%)温度°C758095105S∶O2收率%68.390.795.395.5从上表可见,温度升高,SiO2收率提高,综合致虑,取95°C为最佳温度.1.2.3反应时间优化在渣碱比为4∶1,反应温度为95°C,其它条件同1.2.1时,不同反应时间SiO2收率结果见表4.表4不同反应时间SiO2收率(%)反应时间(min)25355070SiO2收率()53.583.495.395.7从上表可见,SiO2收率随反应时间增加而增大.综合考虑,取50min为最佳值.1.2.4最佳工艺条件优化表5最佳工艺条件的优化水平因素渣碱比A(重量)反应温度(°C)B反应时间(min)C13.5∶1904024.0∶1955034.5∶110060表6正交试验结果Lg(s3)试验号ABCSiO2收率(%)111182.7212288.6313384.1421294.6522395.7623191.6731393.5832189.4933295.2K1255.4270.9263.1K2281.4273.7278.5K3278.1270.3273.3R185.190.387.7R293.891.292.8R392.790.191.1极差8.71.13.42实验结果正交试验表明三种因素的重要次序依次为:渣碱比→反应时间→反应温度.而本试验的最佳工艺条件为:渣碱比4∶1;反应时间60min;反应温度95°C.按此条件投料重复试验,所得产品SiO2收率为95.7%.其组成见表7.表7硅酸钠溶液组成