通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法和装置制造方法及图纸

一种制备三水合氧化铝的方法，包括消化步骤(26)、分离步骤(70)和沉淀步骤(52)，所述分离步骤包括：b1)通过将絮凝剂加入所述料浆并将絮凝剂和料浆混合而预处理来自消化步骤的料浆，b2)在重力沉降容器中沉降所得的絮凝料浆，b3)确定代表所得澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，b4)将测定值与预定阈值比较，b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料至沉淀步骤(52)，以及b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入至预处理步骤b1)。一种用于操作所述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法，通常称为拜耳法。具体而言，本专利技术涉及对分离步骤的改进，所述分离步骤用于处理铝土矿消化后获得的料浆，以将包含溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液与由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物分离。本专利技术还涉及通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的装置，具体而言涉及分离步骤中使用的所述装置中的设备，例如重力沉降器。
技术介绍
通过铝土矿的碱性消化制备三水合氧化铝的方法通常包括消化步骤、分离步骤和沉淀步骤以及其他步骤。消化步骤通过使铝土矿与铝酸钠溶液接触而从铝土矿中提取氧化铝，所述消化形成了包括含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的料浆，所述不溶性残余物也称为红泥。分离步骤处理消化步骤中获得的料浆，以将富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离。沉淀步骤通常称为分解步骤，该步骤对与不溶性残余物分离的富含铝酸钠的溶液进行处理，以使氧化铝以三水合氧化铝的形式沉淀。图1中示意性地说明的方法代表了已知的拜耳法中由铝土矿制备三水合氧化铝的常规工艺步骤。参考图1，将铝土矿10进料至研磨步骤12，以便通常在铝酸钠溶液存在下粉碎矿石。将所得料浆14进料至脱硅步骤16。在脱硅后，将脱硅的溶液18和铝土矿的料浆在预热步骤20中预热，并使其与铝酸钠溶液接触，所述铝酸钠溶液由新鲜的铝酸钠溶液料流(未示出)以及铝酸钠溶液再循环料流22提供。将预热的铝酸钠溶液和铝土矿的料浆24进料至消化链中的消化步骤26，其中消化在压力和高温下进行。消化链通常包含一系列的高压釜，料浆在其中循环。在消化过程中，获得了含有富含铝酸钠的溶液和不溶性残余物的料浆。在消化过程中，使料浆通过换热器(未示出)使热量回收进入预热步骤20。然后，将消化所得的料浆28在步骤30中泄压。然后，将仍包括富含铝酸钠的溶液和不溶性残余物的泄压料浆32送入分离步骤，以使富含铝酸钠的溶液与不溶性残余物分离。分离步骤通常包括在重力沉降容器中的倾析步骤或沉降步骤34，在重力沉降容器中使不溶性残余物通过重力与富含铝酸钠的溶液分离。沉降罐通常处于压力下。不溶性残余物从沉降罐的底部以红泥36的形式移出，而富含铝酸钠的溶液(通常称为澄清液)则以所述沉降罐的溢出流38的形式与红泥分离。然后，所述红泥36在逆流洗涤器42中用水40洗涤，以回收铝酸钠。含有很高含量的铝酸钠的第一洗涤器的溢出流44可循环返回泄压步骤30。或者，可将第一洗涤器的溢出流44通过辅助过滤步骤66，然后可将在所述过滤步骤中获得的滤液流67送入下文所述的沉淀步骤52。将洗涤过的红泥46送至处理区。然后，将澄清液的溢出流38通过过滤步骤48，通常称为“红过滤”或“安全过滤”。获得了富含铝酸钠的溶液的澄清滤液，其通常称为过饱和铝酸盐溶液。将与不溶性残余物分离的富含铝酸钠的溶液的料流50(主要基于由过滤步骤48获得的滤液)送入其他步骤以回收氧化铝，所述回收的氧化铝为冶炼级氧化铝。这些步骤包括沉淀步骤和煅烧步骤。通常，在沉淀前，进一步冷却过饱和的铝酸盐溶液料流50以增加溶解的铝酸钠的过饱和度。所述沉淀在包含一系列沉淀器52的分解链中进行，其中将滤液50逐渐冷却以沉淀出三水合氧化铝。所述沉淀通常还包括在分级回路54中进行的分级步骤。将三水合氧化铝的料浆53进料至分级回路并使其从沉淀回路52离去。精细的三水合氧化铝料流56在分级回路54中被分离，并作为晶种循环返回沉淀回路52。在离开分级回路54时，废弃的溶液或余下的溶液58通过蒸发60进行浓缩，并且所得的浓缩液通过循环流22送回消化步骤，而产生的三水合氧化铝62则进入煅烧步骤64。如图1所示，固液分离步骤通常需要进一步的过滤步骤48以将澄清液中残留的大部分不溶性残余物的颗粒除去。残留的颗粒通常非常精细，因此需要在滤布上使用过滤添加剂或助滤剂68(例如石灰或铝酸三钙)以防止堵塞并改善过滤速率。这同样适用于辅助过滤步骤66。铝酸三钙通常由石灰为原料获得，但是也消耗铝酸钠，因此会降低拜耳法的转化率。因此过滤步骤的设备和操作相当复杂，并导致高资本成本和运营成本。在已知的拜耳法中，在重力沉降容器后使用过滤确保了在分离过程中产生且将被送入沉淀步骤的过饱和溶液的高纯度。可被所述溶液携带进入氧化铝回收过程的后续步骤(即沉淀步骤和煅烧步骤)的杂质会降低所得氧化铝的纯度，并使得后续氧化铝回收阶段的操作更困难。例如，过饱和溶液中悬浮的无机固体的存在容易导致铁对氧化铝的污染，并导致产品超出熔炼级氧化铝的规格限度。从重力沉降容器流出的澄清液的溢出流通常具有的非常精细的不溶性残余物的浓度可通过浊度测定来确定，其值具有100mg/L的数量级。因此有必要使用过滤步骤以确保产生的氧化铝具有可接受的铁的纯度。氧化铝精炼行业已经并且仍然在探寻对拜耳法分离步骤、具体地是对所述分离步骤的沉降步骤的性能的改进，目的是简化过滤步骤的实施和操作并降低相关成本。这些改进通常通过开发沉降步骤前的预处理步骤而获得，包括在不同剂量的和/或不同混合操作的条件下使用不同类型的絮凝剂。U.S.专利第4,040,954号描述了一种使供应至沉降容器的溶液中悬浮的颗粒沉降的方法，所述方法包括絮凝剂的使用和通过测定沉降容器中不同高度的浊度来控制絮凝剂和供应的液体的相对比例。测量浊度的探头在沉降容器的一定高度上自动上升或下降以抵消浊度预定值的任何漂移，所述控制通过根据探头高度的任何变化相应地调整絮凝剂的供应而进行。国际专利申请WO2012/003578描述了一种将絮凝剂加入至料浆中并将絮凝剂和所述料浆混合以获得絮凝的料浆的预处理步骤。在所述预处理步骤中，所述混合在连续的阶段中通过选择在早期阶段比后续阶段更高程度的混合而完成。该预处理步骤通过制备一种溢出流来改善沉降步骤的性能，所述溢出流从重力沉降容器溢出并具有较低浓度的固体颗粒。即使存在改善重力沉降步骤的方法，例如通过使用上述絮凝剂预处理，在重力沉降步骤后总是还使用过滤步骤，因为所述过滤步骤起着防止任何生产损失或产品污染的安全网的作用，以防止沉降步骤和/或其预处理中可能遭遇的可靠性问题。需要通过简化分离步骤和降低其相关的资本成本和运营成本同时使产出的氧化铝的纯度和操作的可靠性保持在可接受的标准内来改进分离步骤。
技术实现思路
本专利技术的申请人对分离步骤进行了研究和开发工作，并发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过铝土矿的消化制备三水合氧化铝的方法，包括：(a)消化步骤(26)：用铝酸钠溶液消化所述铝土矿，以获得包括含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成的不溶性残余物的料浆(32)；(b)分离步骤(70)：处理所述料浆，以将富含铝酸钠的溶液(50)与不溶性残余物(36)分离；和(c)沉淀步骤(52)：处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧化铝，特征在于，所述方法包括：b1)在预处理步骤(81)中预处理料浆，通过将絮凝剂(115、117、129)加入至所述料浆并将絮凝剂和料浆混合以获得絮凝料浆，b2)在重力沉降容器(125)中沉降(83)所述絮凝料浆，以制备澄清液和浓稠的不溶性残余物的料浆，b3)在测量步骤(85)中，确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测定值，b4)将测定值与预定阈值比较(87)，b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料(91)至沉淀步骤(52)，以及b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入(97)至预处理步骤b1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 EP 13006035.31.一种通过铝土矿的消化制备三水合氧化铝的方法，包括：
(a)消化步骤(26)：用铝酸钠溶液消化所述铝土矿，以获得包括
含有溶解的氧化铝的富含铝酸钠的溶液和由未溶解的铝土矿的颗粒形成
的不溶性残余物的料浆(32)；
(b)分离步骤(70)：处理所述料浆，以将富含铝酸钠的溶液(50)
与不溶性残余物(36)分离；和
(c)沉淀步骤(52)：处理所述富含铝酸钠的溶液以沉淀三水合氧
化铝，
特征在于，所述方法包括：
b1)在预处理步骤(81)中预处理料浆，通过将絮凝剂(115、117、
129)加入至所述料浆并将絮凝剂和料浆混合以获得絮凝料浆，
b2)在重力沉降容器(125)中沉降(83)所述絮凝料浆，以制备澄
清液和浓稠的不溶性残余物的料浆，
b3)在测量步骤(85)中，确定代表澄清液中固体颗粒的浓度的测
定值，
b4)将测定值与预定阈值比较(87)，
b5)当测定值小于所述预定阈值时，将所述澄清液直接进料(91)
至沉淀步骤(52)，以及
b6)当测定值大于所述预定阈值时，将所述澄清液重引入(97)至
预处理步骤b1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分离步骤(70)还包括：
-当测定值小于所述预定阈值时，将澄清液的溢出流从重力沉降容
器(125；201)的第一溢出口(151；213)取出(89)以直接进料至沉淀
步骤c)，
-当测定值大于所述预定阈值时，停止(95)从第一溢出口(151；
213)取出溢出流，以及
-当测定值大于所述预定阈值时，将不合格的澄清液的溢出流从所
述重力沉降容器的第二溢出口(171；241)取出(93)以重引入至预处理
步骤b1)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，通过缓冲
罐(175)将步骤b6)中的澄清液重引入(97)至预处理步骤b1)(81)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二溢出口(171；241)
的位置高于第一溢出口(151；213)，不合格的溢出流通过与缓冲罐(175)
开放式连通的重引入管线(173)被重引入至预处理步骤b1)。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述澄
清液在缓冲罐(175)的下部引入。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法
包括向所述缓冲罐(175)中注入料流(185)或在缓冲罐(175)中维持
最小量的苛性钠(187)，以稳定液体并防止氧化铝的沉淀。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，测量步骤
b3)(85)通过取出澄清液的次级流(159)并连续地测量所述澄清液的
次级流的浊度而进行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，预处理步
骤b1)包括：
-料浆与至少部分的絮凝剂的初始混合步骤，
-重力沉降容器的料浆进口装置(127；215)中料浆与絮凝剂的最后
混合步骤，用于将所得的絮凝料浆引入至所述重力沉降容器中，所述料浆
进口装置包括混合装置(131；251)，以及
-选择初始混合步骤的混合速率使其高于最后混...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·雷德，G·裴洛坤，M·圣劳伦特，P·拉辛，
申请(专利权)人：力拓艾尔坎国际有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA