含硅高浓度铝酸钠溶液结构及脱硅的基础研究

硅是铝土矿中最常见的杂质，也是碱法生产氧化铝流程中最有害的杂质之一，含硅铝酸钠溶液脱硅日趋由高温高压低浓度向常温常压高浓度发展，如何针对含硅高浓度铝酸钠溶液研究新型的脱硅剂和脱硅方法，已成为目前铝酸钠溶液脱硅研究的重点和难点。本课题从微观角度寻找合适的含硅高浓度铝酸钠溶液脱硅剂，拟在前期研究积累的基础上，围绕高浓度溶液在线检测和分析方法、溶液中铝硅团聚规律、结晶方法模拟脱硅模型分子及脱硅剂的筛选等关键科学问题，采用实验分析和理论紧密结合，以及计算模拟为辅的研究思路，通过对溶液结构观测、模型分子结晶学数据与计算数据的收集，获得高浓度溶液中铝硅团聚态变化规律，模拟脱硅过程，并通过实验筛选出有效的脱硅剂，为工业流程提供更加完善的基础数据。本课题的开展将为氧化铝工业生产中高浓度溶液的结构研究以及新型脱硅剂的开发提供科学的指导，为降低氧化铝生产能耗、提高氧化铝生产效率注入新的活力。

硅是铝土矿中最常见的杂质，也是碱法生产氧化铝流程中最有害的杂质之一，如何针对含硅高浓度铝酸钠溶液研究新型的脱硅剂和脱硅方法，已成为目前铝酸钠溶液脱硅研究的重点和难点。本课题围绕含硅高碱浓度铝酸钠溶液的脱硅剂和脱硅方法进行了系统的研究。首先进行了杂质硅对高碱浓度铝酸钠溶液结晶过程的影响研究。考察了不同因素下杂质硅对高浓度铝酸钠溶液中水合铝酸钠结晶过程的影响，对认识含硅高浓度铝酸钠溶液的结构有很重要的指导意义。其次通过对含硅化合物硅酸钠钙在高浓度碱溶液中的稳定性研究表明，其在浓碱溶液中比在稀碱溶液中更加稳定。由此说明，生成硅酸钠钙型的脱硅产物可以在浓碱溶液中保持稳定，从而有可能克服以往生成的脱硅产物在高碱溶液中不稳定导致脱硅效率大幅度下降的问题。最后综合考察脱硅效果、生产成本等因素，通过实验筛选出的脱硅剂主要是以CAN型钠硅渣为主的化合物，能够有效地实现在氧化钠460 g/L以上浓度条件下，铝酸钠溶液中硅含量浓度降低到1 g/L以下，满足高碱浓度含硅铝酸钠溶液脱硅的生产要求，对进一步的工业化应用打下了基础。