專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自高硅酸性液中分離回收硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)工業(yè)與濕法冶金領(lǐng)域中硅雜質(zhì)的脫除與綜合利用方法，具體地，本發(fā)明涉及一種自高硅酸性液中分離回收硅的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于用酸法處理高硅礦物的濕法冶金過(guò)程或者高硅固體廢棄物的資源化綜合利用過(guò)程中，在有價(jià)兀素浸出時(shí)，其中的娃大多會(huì)形成娃溶膠(SiO2 · ηΗ20),娃溶膠經(jīng)一定時(shí)間后會(huì)互相連接，形成硅凝膠。硅凝膠單體顆粒粒徑小，且連接體呈膠狀、粘度大，導(dǎo)致硅與浸出液的分離異常困難，嚴(yán)重影響了酸法處理高硅礦物的工業(yè)化進(jìn)程。酸法處理高硅礦物或固體廢棄物產(chǎn)生的硅渣中一般含有一定量的金屬元素(如Cr)，如對(duì)其長(zhǎng)期堆存，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。SiO2X稱(chēng)硅石，在自然界分布很廣，如石英、石英砂等，白色或無(wú)色，含鐵量較高的是淡黃色，密度2. 2 2. 66，熔點(diǎn)1670°C (鱗石英)，1710°C (方石英)，沸點(diǎn)2230°C，相對(duì)介電常數(shù)為3. 9，不溶于水微溶于酸，呈顆粒狀態(tài)時(shí)能和熔融堿類(lèi)起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅等。對(duì)硅渣的廢棄會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。徐斌等(徐斌、楊俊奎、鐘宏、姜濤，高硅氧化鋅礦浸出工藝的研究，2010年10月，第35卷第5期)中指出由于在pH為2. O 2. 5范圍內(nèi)硅膠最容易析出，該試驗(yàn)采用“快速中和”法，越過(guò)這一酸度范圍，即在快速攪拌硫酸溶液的條件下迅速加入礦樣，浸出完成后，加人石灰乳中和至浸出液PH為5左右，并同時(shí)加入適量絮凝劑硫酸鋁，使硅膠在浸出液中被中和絮凝成沉淀。但沉淀的硅膠中摻雜大量雜質(zhì)，不利于進(jìn)一步回收利用。CN 1872694A涉及一種改進(jìn)的鋁酸鈉粗液常壓脫硅方法，用于燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，以活化的硅渣作為種子加入到鋁酸鈉粗液中，經(jīng)加熱保溫脫硅后，將溶液過(guò)濾分離，所得濾液為脫硅后的鋁酸鈉精液，其特征在于活化的硅渣種子由硅渣粉碎至平均粒徑為O. 1-5 μ m而制得。該方法重點(diǎn)在于除硅，結(jié)晶出的硅系晶體純度不高，不足以用于進(jìn)一步的利用。CN 101767807A公開(kāi)了一種從鋁土礦(鋁礬土)中提取氧化鋁與硅膠的方法，該方法采取循環(huán)活化、浸取、碳分、碳酸鈉及水回收、硅鋁分離、熱解、鹽酸回收等步驟獲取高純度氧化鋁，整個(gè)工藝過(guò)程中所產(chǎn)生的CO2以及提取過(guò)程中所使用的堿、酸和水均可回收并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。該方法制備的硅膠純度較高，但是該方法涉及強(qiáng)酸強(qiáng)堿，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，并且該工藝太過(guò)復(fù)雜，不利于工業(yè)化推廣。因此，突破硅的分離瓶頸且實(shí)現(xiàn)其綜合利用是酸性浸出礦物或固體廢棄物工業(yè)化過(guò)程的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種簡(jiǎn)單易行的自高硅酸性液中分離回收硅的方法。
溶膠，又稱(chēng)膠體溶液，是指膠體粒子以基本獨(dú)立的顆粒或亞穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的形式分散于分散相中所得到的混合體。如果分散相為水則稱(chēng)為水溶膠。分散相為氣體則稱(chēng)為氣溶膠。膠體顆粒的尺寸遠(yuǎn)大于普通分子或離子的尺寸，且有一定膠團(tuán)結(jié)構(gòu)。硅溶膠為ニ氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于硅溶膠中的SiO2含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為SiO2 · ηΗ20ο硅溶液在失去水分吋，單體硅酸逐漸聚合成高聚硅膠，隨水分的蒸發(fā)，膠體分子増大。本發(fā)明利用硅溶膠結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的特點(diǎn)，在較高溫度下使硅溶膠長(zhǎng)大、部分脫水，并避免大量硅凝膠的產(chǎn)生，從而極大地改善了硅與酸性浸出液的分離性能。同吋，對(duì)分離后的硅實(shí)施干燥脫水、洗滌等操作，回收硅中夾帶的有價(jià)元素；洗滌后的硅主要存在形式為ニ氧化硅，可作為初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)其它含硅產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)了硅的回收利用。
所述自高硅酸性液中分離回收硅的方法，包括將高硅酸性液加熱至80 250°C保溫，過(guò)濾，得到硅溶膠濾餅及脫硅酸性液。優(yōu)選地，將所述硅溶膠濾餅進(jìn)行洗滌、過(guò)濾后分別得到ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品及酸性洗液，特別優(yōu)選，將所述硅溶膠濾餅進(jìn)行干燥、洗滌、過(guò)濾后分別得到ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品及酸性洗液。優(yōu)選地，將所述酸性洗液并入所述脫硅酸性液中回收。所述保溫溫度可以為80.10C >80. 2 0C >810C >85 °C >89 °C > 160 °C > 190 °C > 199 °C >20TC > 1450C >1480C >1490C >149. 8°C>149. 9°C等，優(yōu)選為 90°C 200°C，進(jìn)ー步優(yōu)選 110 180°C，特別優(yōu)選110 150°C。優(yōu)選地，所述保溫時(shí)間為O. 3h以上，例如0. 31h、0. 32h、0. 35h、0. 4h、0. 49h、0. 51h、2h、5h、5. 5h、5. 8h、5. 9h、6. lh、8h、IOh 等，進(jìn)ー步優(yōu)選為 0. 5 6h，更優(yōu)選 I 4h，特
別優(yōu)選I 3h。優(yōu)選地，所述加熱或/和保溫過(guò)程中進(jìn)行攪拌。本發(fā)明所述高硅指的是硅含量為O. 5g/L以上，例如O. 51g/L、0. 52g/L、0. 55g/L、
O.6g/L、0. 8g/L、0. 9g/L、l. lg/L、l. 5g/L、2g/L、3g/L、5g/L 等，進(jìn)ー步優(yōu)選 0. 75g/L 以上，特別優(yōu)選lg/L以上。本發(fā)明所述酸性液pH 為 6 以下，例如:pH 為 O. 1、0. 2、0. 3、0. 5、0. 9、1. 1、2、3、4、4·9、5· 1、5.9等，特別優(yōu)選pH為I 5。本發(fā)明所述過(guò)濾可以為重力過(guò)濾、加壓過(guò)濾、真空過(guò)濾、離心過(guò)濾中的I種或至少2種的組合，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)其掌握的知識(shí)合理選擇。本發(fā)明所述干燥可以是自然干燥或/和人工干燥，例如真空干燥、冷凍干燥、氣流干燥、微波干燥、紅外線干燥、高頻率干燥等。本發(fā)明獲得的脫硅酸性液可進(jìn)ー步采用現(xiàn)有技術(shù)/新技術(shù)處理，以得到需回收利用的其它元素，例如鉻、釩等。在本發(fā)明中，可通過(guò)酸浸等已知技術(shù)/新技木，從含硅廢渣、礦物里提取硅及其它元素，獲得高硅酸性液，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)其掌握的現(xiàn)有技木/新技術(shù)選擇合適的方法，獲得高硅酸性液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于(I)方法操作簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊設(shè)備，成本低，適于エ業(yè)應(yīng)用；
(2)生產(chǎn)的初級(jí)產(chǎn)品中二氧化硅純度較高，ニ氧化硅含量大于95% ；(3)可大幅回收礦物或廢渣中的硅，減少資源浪費(fèi)。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng) 視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例I含鉻廢渣(Cr2O3 25. 3%, SiO2 20% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在未加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于90°C下保溫6小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高10倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為97. 5%。實(shí)施例2越南鉻鐵礦(Cr2O3 42. 0%,Si02 :11.5%)用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在未加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于110°c下保溫4小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高6倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為98. 0%。實(shí)施例3高碳鉻鐵(Cr :58.0%, SiO2 3. 0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于150°C下保溫3小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高7倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為97.0%。實(shí)施例4提釩尾渣(V2O5 :1. 0%,Si02 31. 0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于180°C下保溫I小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高14倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為98. O %。實(shí)施例5釩渣(V2O5 :4. 5%, SiO2 :41. 0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于200°C下保溫O. 5小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高12倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為96. 0%。實(shí)施例6釩渣(V2O5 :4. 5%, SiO2 41. 0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于250°C下保溫O. 3小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高16倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為95. 8%。
實(shí)施例7釩渣(V2O5 4. 5%, SiO2 :41.0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于80°C下保溫10小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高10倍；將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為96. 9%。實(shí)施例8釩渣(V2O5 :4. 5%, SiO2 :41. 0% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于100°c下保溫5小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高10倍；分析測(cè)得濾餅中SiO2的含量為90. I%，將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為98. I %。實(shí)施例9 高硅氧化鋅礦(Zn 26%,SiO2 15. 5% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于170°C下保溫I小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高9倍；分析測(cè)得濾餅中SiO2的含量為92. 0%，將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為97. 8%。實(shí)施例10高硅氧化鋅礦(Zn 26%,SiO2 15. 5% )用硫酸浸出后得到高硅酸性液，將浸出液在加攪拌的反應(yīng)裝置內(nèi)于220°C下保溫O. 8小時(shí)，過(guò)濾酸性液，過(guò)濾速率較未經(jīng)處理的酸性液過(guò)濾速率提高11倍；分析測(cè)得濾餅中SiO2的含量為91. 2%，將濾餅干燥、洗滌并過(guò)濾，酸性洗液并入脫硅酸性液中，ニ氧化硅初級(jí)產(chǎn)品(干基)中SiO2的含量為98. I %。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴(lài)上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自高硅酸性液中分離回收硅的方法，所述方法包括將高硅酸性液加熱至80 250°C保溫，過(guò)濾，得到硅溶膠濾餅及脫硅酸性液。
2.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，將所述硅溶膠濾餅進(jìn)行洗滌、過(guò)濾后分別得到二氧化硅初級(jí)產(chǎn)品及酸性洗液。
3.如權(quán)利要求I或2所述方法，其特征在于，將所述硅溶膠濾餅進(jìn)行干燥、洗滌、過(guò)濾后分別得到二氧化硅初級(jí)產(chǎn)品及酸性洗液。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述酸性洗液并入所述脫硅酸性液中回收。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述保溫溫度優(yōu)選為90°C 200°C，進(jìn)一步優(yōu)選110 180°C，特別優(yōu)選110 150°C。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述保溫時(shí)間為0.3h以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 5 6h，更優(yōu)選I 4h，特別優(yōu)選I 3h。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述加熱或/和保溫過(guò)程中進(jìn)行攪拌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自高硅酸性液中分離回收硅的方法。高硅酸性液中的硅以硅溶膠形式存在，由于其呈膠狀、粘度大，導(dǎo)致硅與浸出液的分離異常困難，嚴(yán)重影響了酸法處理高硅礦物的工業(yè)化進(jìn)程。本發(fā)明提出將高硅酸性液在高溫保溫一定時(shí)間，使硅溶膠長(zhǎng)大及其部分脫水，從而改變硅溶膠的過(guò)濾性能，使硅容易從酸性液中過(guò)濾除去，對(duì)硅溶膠濾餅干燥并洗滌后，生產(chǎn)的初級(jí)產(chǎn)品中二氧化硅含量大于95％。
文檔編號(hào)C01B33/148GK102659119SQ20121011514
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者但建, 慶朋輝, 張懿, 張洋, 徐紅彬, 李千文, 楊立, 楊金成, 洪俊輝, 王念衛(wèi), 裴麗麗 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所, 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司