一种利用柠檬酸铝生产制备氧化铝的方法技术

一种利用柠檬酸铝生产氧化铝的方法，以柠檬酸溶液为浸出剂处理粘土、高岭土等含铝资源矿所得的含有柠檬酸铝水溶液，与碳酸钠及／或碳酸钠溶液混合形成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液；得到的丝钠铝石固体在较低温度下转化为碳酸钠和不溶性铝化合物，水洗后固相高温焙烧得到产品氧化铝，水洗得到的碳酸钠溶液可回收用于沉淀丝钠铝石；分离丝钠铝石后的柠檬酸钠盐溶液中添加硫酸或盐酸酸化后，可恢复对含铝矿中氧化铝的选择性络合溶出能力，从而可再次用于浸矿。

【技术实现步骤摘要】

一种利用柠檬酸铝生产制备产氧化铝的方法，涉及一种利用柠檬酸浸出含铝资源，特别是柠檬酸可以循环利用的生产氧化铝的方法。技术背景我国铝工业发展很快，已多年居世界第一。但是我国铝资源储量相对少，质量差，资源已成为阻碍我国铝工业发展的瓶颈。尽快扩大铝资源，特别是抓紧国内资源的勘探和寻找新的资源是当前我国铝工业发展的刻不容缓的重要任务。粘土是重要的含铝矿物，且其储量远大于目前铝工业的主要原料——铝土矿的储量。探索用粘土生产铝金属的原料——氧化铝，对扩大铝金属生产资源和铝工业的可持续发展具有十分积极的意义。中国申请专利CN200710099820提出用柠檬酸浸出粘土矿制得柠檬酸铝浸出液及柠檬酸铝产品；中国申请专利CN200710118676提出用柠檬酸浸出高岭土制得柠檬酸铝浸出液及柠檬酸铝产品；中国申请专利CN200710099831揭示了采用焙烧柠檬酸铝方法生产制备氧化铝。然而，采用焙烧柠檬酸铝方法制备氧化铝，相当于把有价值的柠檬酸或柠檬酸根转化成了无用的二氧化碳，在经济上不可行，从环保角度也不允许，没有实现柠檬酸的有效利用。如果能实现柠檬酸或柠檬酸根的循环利用，就可以解决上述以粘土、高岭土等含铝资源为原料生产制备氧化铝的关键技术问题，从而把只能作为烧制砖瓦的粘土、高岭土等变成为生产氧化铝和金属铝的资源，这对于铝工业的可持续发展和地球资源的综合利用具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用柠檬酸铝生产制备氧化铝的方法，具体地讲，就是提供一种将含有柠檬酸铝的水溶液与含有碳酸钠及/或碳酸氢钠的水溶液混合，固液分离后得到生成丝钠铝石沉淀和柠檬酸钠盐溶液，然后焙烧丝钠铝石得到氧化铝；进一步利用无机酸对柠檬酸钠盐溶液进行酸化使其重新恢复对粘土、高岭土及其它含铝资源中氧化铝的选择性络合溶出能力的生产制备氧化铝的方法。本专利技术提供的利用柠檬酸铝生产制备氧化铝的工艺流程图见附图说明。本专利技术的利用柠檬酸铝生产氧化铝方法的主要内容包括：-->(1)将含有柠檬酸铝的水溶液与含有碳酸钠或碳酸氢钠的水溶液混合，反应形成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液。其中，含有柠檬酸铝的水溶液可以是柠檬酸铝溶液、粘土、高岭土或其它含铝资源的柠檬酸浸出液。柠檬酸铝(AlCit)水溶液与碳酸钠或碳酸氢钠水溶液混合后反应生成丝钠铝石(Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O)的化学反应式如下：2AlCit+3Na2CO3+4H2O＝Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O+Na2HCit+NaH2Cit+NaHCO3(2)得到的丝钠铝石在低温焙烧或与等摩尔数的碱混合后焙烧，分解为不溶性铝化合物和碳酸钠，水洗除去碳酸钠后，在950℃以上的高温度焙烧可以得到产品氧化铝；所得到的碳酸钠溶液作为反应补充液用于柠檬酸铝转化为丝钠铝石。丝钠铝石在200-320℃焙烧，控制失重率为25-27.8％，即每个丝钠铝石分子失去1个CO2和2个H2O分子，得到γ-Al2O3或AlOOH等不溶性铝化合物与碳酸钠的组合物。反应方程式如下：Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O＝2AlOOH+Na2CO3+CO2+H2ONa2O·Al2O3·2CO2·2H2O＝γ-Al2O3+Na2CO3+CO2+2H2O丝钠铝石与等摩尔的碱混合后在150-320℃焙烧，得到γ-Al2O3或AlOOH等不溶性铝化合物与碳酸钠的组合物。反应方程式如下：Na2O·Al2O3·2CO2·2H2O+NaOH＝2AlOOH+2Na2CO3+H2ONa2O·Al2O3·2CO2·2H2O+NaOH＝γ-Al2O3+2Na2CO3+2H2O水洗除去碳酸钠后，剩余的由γ-Al2O3或AlOOH等组成的不溶性铝化合物在950-1200℃的高温下焙烧得到α-氧化铝。(3)在得到的柠檬酸钠盐溶液中添加硫酸或盐酸，使柠檬酸钠盐酸化转化柠檬酸，恢复其对粘土、高岭土等含铝资源中氧化铝的选择性络合溶出能力，而再次得到柠檬酸铝溶液。反应方程式如下：Na2HCit+NaH2Cit+2H2SO4＝2H3Cit+Na2SO4+NaHSO4Na2HCit+NaH2Cit+3HCl＝2H3Cit+3NaCl本专利技术的利用柠檬酸铝生产制备氧化铝的方法，主要特征在于：将含有柠檬酸铝的水溶液与碳酸钠溶液混合形成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液，从而实现了将柠檬酸铝中的柠檬酸根和三价铝分开的目的；利用价廉的无机酸，如硫酸或盐-->酸酸化柠檬酸钠盐溶液，可以再次得到柠檬酸溶液，从而恢复对含铝矿中氧化铝的选择性络合溶出能力而得到柠檬酸铝溶液，实现低成本循环利用柠檬酸的目的；丝钠铝石在较低温度，如300℃左右焙烧失去部分CO2和H2O，或与等摩尔比的碱混合后焙烧，可以转化为不溶性铝化合物和碳酸钠，水洗除去碳酸钠后继续焙烧，可以显著减少产品氧化铝中的钠含量；同时水洗得到的碳酸钠溶液可作为反应补充液用于柠檬酸铝向丝钠铝石转化的步骤。基于以上技术方法，可以实现以柠檬酸为循环浸出剂、以粘土、高岭土等含铝资源为原料生产制备氧化铝。附图说明为了更直观说明本专利技术的特征，本专利技术结合说明书附图进行说明。附图是本专利技术的工艺流程图；柠檬酸铝溶液1与碳酸钠及/或碳酸氢钠溶液2混合后形成丝钠铝石沉淀3，固液分离后得到丝钠铝石固体4和柠檬酸钠盐溶液5；丝钠铝石固体4在低温焙烧或加碱焙烧后经水洗，得到不溶性铝化合物6和碳酸钠溶液2，碳酸钠溶液2可回收利用，不溶性铝化合物6经高温焙烧得到产品氧化铝7；柠檬酸钠盐溶液5经盐酸或硫酸10酸化后，用于浸取粘土、高岭土等含铝资源矿得到矿渣9和柠檬酸铝溶液1。具体实施方式本专利技术的利用柠檬酸铝生产氧化铝的方法，包括以下步骤：(1)柠檬酸铝溶液与碳酸钠及/或碳酸氢钠溶液混合，生成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液。柠檬酸铝与碳酸钠及碳酸氢钠的摩尔比控制在1∶1～1∶10，最佳比例为1∶3～1∶5，沉淀反应温度控制在20～90℃，最佳温度为50～80℃，反应时间为0.5～7h，最佳时间为0.5～2h。为了使丝钠铝石结晶更完美，可将上述悬浮液进一步在水热反应釜中80～150℃，最佳为100～120℃，保持0.5～5h。固液分离手段可选用过滤、离心或任何工程上可实现的固液分离方式。(2)使得到的丝钠铝石固体转化为不溶性铝化合物和碳酸钠。方法一：在温度200～320℃下焙烧丝钠铝石0.5～2h，失去部分CO2和H2O，控制热失重率为25％～40％，转化生成碳酸钠和γ-Al2O3或AlOOH的组合物。方法二：丝钠铝石与碱(如NaOH)等摩尔比混合后，在温度150～320℃下焙烧时间0.5～3h转化生成碳酸钠和γ-Al2O3或AlOOH的组合物。(3)水洗除去碳酸钠后，继续焙烧得到氧化铝产品。按体积比3∶1～5∶1的比例以水(如自来水或去离子水)分三级进行洗涤，洗涤温度为20～80℃。所得碳酸钠溶液回收，作为步骤(1)中反应液用于丝钠铝石沉淀的形成。水洗后的固体在950～1200℃下焙烧得到氧化铝产品。-->(4)分离丝钠铝石后的柠檬酸钠盐溶液经酸化后回收利用。向柠檬酸钠盐溶液添加无机酸，如硫酸或盐酸，控制添加硫酸或盐酸的当量数为所有柠檬酸钠盐全部酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用柠檬酸铝生产氧化铝的方法，其特征在于将含有柠檬酸铝的水溶液与碳酸钠及／或碳酸钠溶液混合形成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液；得到的丝钠铝石固体在较低温度下转化为碳酸钠和不溶性铝化合物的组合物，水洗后固相高温焙烧得到产品氧化铝。

【技术特征摘要】
1.一种利用柠檬酸铝生产氧化铝的方法，其特征在于将含有柠檬酸铝的水溶液与碳酸钠及/或碳酸钠溶液混合形成丝钠铝石沉淀，固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液；得到的丝钠铝石固体在较低温度下转化为碳酸钠和不溶性铝化合物的组合物，水洗后固相高温焙烧得到产品氧化铝。2.按照权利要求1所述的利用柠檬酸铝生产氧化铝的方法，其中柠檬酸铝与碳酸钠及碳酸氢钠的摩尔比为1∶1～1∶10，反应温度为20～90℃，反应时间为0.5～7h，反应形成丝钠铝石沉淀；固液分离后得到丝钠铝石固体和柠檬酸钠盐溶液；得到的丝钠铝石固体在温度200～320℃下焙烧丝钠铝石0.5～2h，失去部分CO2和H2O，控制热失重率为25％～30％，转化为碳酸钠和不溶性铝化合物的组合物；水洗除去碳酸钠后在950～1200...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮因健，万平玉，陈咏梅，周吉奎，余章龙，赵卓，潘军青，律娅婧，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]