一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法，涉及一种拜耳法生产氧化铝工艺的改进。其特征在于其主要工艺过程：1）用循环母液溶出铝土矿；2）用阳离子膜扩散渗析分离器处理拜耳种分蒸发母液得到低αk铝酸钠溶液和高αk铝酸钠液，所述低αk铝酸钠溶液送拜耳法种分工序进行再次晶种分解；3）用步骤2）所述高αk铝酸钠溶液、补充的液碱、石灰和拜耳赤泥滤饼混合制备碱赤泥浆，所述碱赤泥浆在高温下经过浸出处理后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液。该方法适用于处理A/S 2.50～7.00的中低品位铝土矿生产氧化铝，具有生产过程效率高和矿耗低、碱耗低的优点，外排的高温浸出残渣的A/S0.50～0.90，N/S≤0.15，种分过程总体分解率≥68%。

A Method of Systematically Improving the Efficiency of Bayer Process for Low and Medium Grade Bauxite

The invention discloses a method for systematically improving the Bayer process efficiency of medium and low grade bauxite, and relates to an improvement of the Bayer process for producing alumina. Its main technological processes are as follows: 1) leaching bauxite with recycled mother liquor; 2) treating Bayer seed evaporation mother liquor with cationic membrane diffusion dialysis separator to obtain low-alpha-k sodium aluminate solution and high-alpha-k sodium aluminate solution, the low-alpha-k sodium aluminate solution is sent to Bayer seed separation process for secondary seed decomposition; 3) using step 2). Alkali red mud is prepared by mixing high-alpha-k sodium aluminate solution, supplementary liquid alkali, lime and Bayer red mud filter cake. The alkali red mud is leached at high temperature to obtain high-temperature leaching residue of red mud and high-temperature leaching solution of red mud. This method is suitable for the production of alumina from medium and low grade bauxite with A/S 2.50-7.00. It has the advantages of high production efficiency, low ore consumption and low alkali consumption. A/S 0.50-0.90, N/S less than 0.15 and total decomposition rate of seed separation process more than 68%.

【技术实现步骤摘要】
一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法
本专利技术属于氧化铝生产工艺
，具体涉及一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法。
技术介绍
2017年我国已查明铝土矿储量约为10亿吨，但其中绝大部分是A/S不超过5.0的低品位铝土矿。近年随着我国氧化铝工业的快速发展，铝土矿供应日益紧张，一些企业的供矿A/S已经降低到5.0以下。铝土矿品位的下降，将对氧化铝生产过程造成以下后果：因循环效率、产出率和能量效率降低而使产量下降、能耗升高；品位下降导致单位产量的矿耗和外排赤泥量增多，加上产量快速增加，给环境保护造成了很大压力；而且脱硅需要的碱量和石灰量的增加将导致各种物耗急剧增加。因此，各项技术经济指标将明显恶化，成本大幅升高、节能减排的压力明显增大。因此，除了开发利用海外优质铝土矿资源，开发研究中低品位铝土矿经济高效生产氧化铝新工艺技术也是我国氧化铝工业实现稳定、可持续发展的关键所在。围绕如何开发利用我国的中低品位铝土矿资源，已经研究开发了多项工艺技术。当前已经产业化应用的技术主要有串联法和选矿拜耳法。串联法工艺处理低品位铝土矿生产氧化铝具有对各种铝土矿加工处理适应性好、氧化铝回收率高、碱耗低等优点，但其缺点也相对突出，主要表现在能耗高、流程复杂及生产组织协调难度大等。选矿拜耳法是一种经济利用低品位铝土矿的方法，该方法已经实现了产业化应用，取得了较好的经济效益，但随着铝土矿A/S降低到4.0以下，选矿过程的氧化铝回收率明显降低，从而导致选矿拜耳法的矿耗升高，经济性会随之发生变化。专利CN100532262C提出了一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，其工艺过程如下：铝硅比A/S为3～9的铝土矿，用脱铝渣代替石灰作溶出添加剂，在现有的拜耳法工业溶出条件下溶出，溶出液αk为1.35～1.60，赤泥铝硅比A/S为1.0～1.6，钠硅比N/S为0.35～0.65；拜耳赤泥湿法处理所用碱液的苛性碱浓度Nk为30～260g/L，总石灰添加量控制在钙硅比C/S为0.5～2.5，温度为200～300℃，时间5～150min，处理赤泥得到的溶出液αk≥6.00，拜耳赤泥湿法处理的主要目的是回收赤泥中的氧化钠；拜耳赤泥湿法处理的溶出液一小部分反向洗涤赤泥后送拜耳法系统补碱，大部分溶出液添加石灰脱铝后得到拜耳法赤泥湿法处理用碱液，循环处理拜耳溶出赤泥。该专利技术提出了全湿法过程处理中低品位铝土矿生产氧化铝的技术路线，然而该技术没有从根本上解决低品位铝土矿拜耳法生产氧化铝过程效率降低的难题；此外，为了得到拜耳赤泥湿法处理工序所用的高αk碱液，需要增加专门的脱铝工序和脱铝渣过滤工序，导致工艺流程复杂：在赤泥溶出液中添加石灰沉淀脱除其中的氧化铝；过滤分离脱铝过程产生的脱铝渣得到脱铝渣和高αk碱液，所述脱铝渣送拜耳溶出配料工序，所述高ak碱液循环溶出处理拜耳赤泥。此外，目前国内外的拜耳法氧化铝厂普遍存在着分解时间长、分解率低等问题，通常情况下种分分解率在50％左右，这就意味着在拜耳法氧化铝生产过程中有一半左右的氧化铝在液相中作无效的循环，液相中无效循环的氢氧化铝会造成占用设备多、投资大、动力消耗大等问题，给拜耳法氧化铝生产过程的节能降本造成障碍。种分过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，分解率的高低直接影响到拜耳法系统的循环效率、系统的产能和产量。因此，如何强化种分过程，大幅度提高种分分解率，对提高拜耳法过程循环效率进而获取更好的经济效益具有重要意义。为了提高分解率，除了更好的控制分解过程工艺制度，也有大量通过其他途径来强化种分过程的研究报道。如采用添加活性晶种、以及电场、磁场和微波等外场干扰等手段，但都没有取得相应的效果。专利CN105836771B提出了一种提高拜耳法种分分解率和循环效率的方法：将温度40～50℃的蒸发母液与温度40～50℃的蒸发回水按流量比1:1～1.2的配比关系流入阳离子膜扩散渗析器，经过逆流扩散渗析分离处理后得到回收液和残液；所述回收液的苛性碱浓度Nk为110～140g/L，Al2O310～25g/L；所述残液的苛性碱浓度Nk为45～60g/L，Al2O345～60g/L。将所述残液送拜耳法分解工序进行分解，所述回收液送蒸发工序。在精料液分解浓度、温度等各参数不变的前提下，可使一次母液循环进入晶种分解的精料液量增加7％左右，母液一次循环分解率可提高7个左右百分点，达到57％～62％；回收碱与未经处理的母液混合后，可使蒸发母液的αk值提高至3.5～4.4，碱循环效率提高20％左右。专利CN107585781A提出了一种提高拜耳法生产氧化铝过程效率的方法：将降温至30～70℃拜耳法分解母液或蒸发母液和扩散液通入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理，得到αk为1.50～2.00的低αk铝酸钠溶液和αk＞6.00的高αk铝酸钠溶液；所述扩散液为水或Nk1～30g/L、αk＞2.50的铝酸钠溶液。将所述低αk铝酸钠溶液送拜耳法分解工序进行分解，将所述高αk铝酸钠溶液送拜耳法蒸发工序。采用该技术处理拜耳法分解母液或蒸发母液，不仅能使拜耳法的总分解率提高到68％以上，还将使循环母液αk比提高至4.40以上，拜耳法循环效率增加幅度超过35％，有效提高了生产的经济效益。该技术与专利CN105836771B相比有了较为明显的技术进步，如：除分解母液外，蒸发母液也可以用阳离子膜扩散渗析分离器进行处理，且分解母液或蒸发母液的进料温度可以提高到50℃以上，甚至可以达到70℃；拜耳法种分分解率可以达到68％以上，但是该技术无法解决中低品铝土矿拜耳法生产氧化时碱耗高的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对拜耳法过程效率低和中低品铝土矿生产氧化铝过程碱耗高的技术难题，提供一种能有效降低中低品位铝土矿生产氧化铝过程碱耗和大幅提高拜耳法生产氧化铝过程效率的新工艺技术。本专利技术是通过以下技术方案实现的。1)用Nk180～280g/L、αk＞5.10循环母液溶出铝土矿得到溶出浆液；2)将所述溶出浆液依次进行稀释、沉降分离洗涤和精滤处理得到拜耳法精液，所述拜耳法精液经过晶种分解过程及固液分离处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；3)将所述分解母液进行蒸发浓缩得到蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到Nk(溶液中苛性碱浓度，以g/LNa2O表示，下同)＞50g/L、αk(铝酸钠溶液中苛性碱Na2O与氧化铝Al2O3的摩尔比，下同)＜2.00的低αk铝酸钠溶液和Nk为80～260g/L、αk＞4.80的高αk铝酸钠溶液，将所述低αk铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与所述拜耳法精液混合后进行晶种分解；4)将步骤1所述溶出浆液稀释、沉降分离产生的拜耳赤泥进行洗涤和过滤处理得到拜耳赤泥滤饼；5)将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高αk铝酸钠溶液和补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO2摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，浸出时间20～120min下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液；6)将所述赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法，其特征在于其工艺过程如下：1）用苛性碱浓度Nk为180～280g/L、αk＞5.10的循环母液并添加石灰溶出铝土矿，得到溶出浆液；2）将所述溶出浆液进行处理得到拜耳法精液，所述拜耳法精液经过晶种分解过程、固液分离处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；3）将所述分解母液进行蒸发浓缩得到蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到Nk＞50g/L、αk＜2.00的低αk铝酸钠溶液和Nk为80～260g/L、αk＞4.80的高αk铝酸钠溶液，将所述低αk铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与所述拜耳法精液混合后进行晶种分解；4）将步骤1所述溶出浆液进行处理产生的拜耳赤泥再进一步处理得到拜耳赤泥滤饼；5）将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高αk铝酸钠溶液和补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO2摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，时间20～120min条件下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液；6）将所述赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。...

【技术特征摘要】
1.一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法，其特征在于其工艺过程如下：1）用苛性碱浓度Nk为180～280g/L、αk＞5.10的循环母液并添加石灰溶出铝土矿，得到溶出浆液；2）将所述溶出浆液进行处理得到拜耳法精液，所述拜耳法精液经过晶种分解过程、固液分离处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；3）将所述分解母液进行蒸发浓缩得到蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到Nk＞50g/L、αk＜2.00的低αk铝酸钠溶液和Nk为80～260g/L、αk＞4.80的高αk铝酸钠溶液，将所述低αk铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与所述拜耳法精液混合后进行晶种分解；4）将步骤1所述溶出浆液进行处理产生的拜耳赤泥再进一步处理得到拜耳赤泥滤饼；5）将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高αk铝酸钠溶液和补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO2摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，时间20～120min条件下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液；6）将所述赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中，所述溶出浆液αk为1.37～1.50。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹中林，武国宝，路晓涛，齐利娟，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11