【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝资源高效利用，具体涉及一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法。
技术介绍
1、我国是氧化铝生产大国，2021年我国氧化铝产量为7748万吨，占全球总产量的54％以上。目前我国氧化铝90％以上采用拜耳法生产，拜耳法流程中，铝土矿中每1kg二氧化硅在溶出阶段至带出1kg氧化铝和0.6kg氧化钠。因此，拜耳法更适合处理铝硅比较高的铝土矿。同时，拜耳法流程存在晶种分解效率低的问题(晶种分解效率多在45％～52％)。
2、在拜耳法处理铝土矿时，需要进行预脱硅处理。随后在溶出过程中还需要额外加入矿石重量3～7％的石灰，以促进一水硬铝石的溶解，并且溶出条件较其他类型铝土矿更苛刻，溶出温度为240～260℃或者更高(280～300℃)，氢氧化钠碱液浓度为180～250g/l。专利cn101054626a公布了“一种一水硬铝石型铝土矿的溶出方法”，溶出前先用碱液、铁酸钙、石灰对铝土矿进行预处理，然后进行固液分离，将分离的固体在常规拜耳法溶出。该技术消耗了大量石灰，经济成本高，流程复杂，不利于推广。
3、同时，与晶种分解过程相比，碳酸化分解的效率更高(可达90％以上)。如钮因健等提出的“一种碱溶碳分法生产氧化铝的工艺，申请号：us2014349844a1”采用了碳分工艺处理铝土矿的碱溶液相，碳分液经电解的方式在阴极和阳极区分别获得naoh和nahco3溶液，naoh溶液返回碱溶过程，nahco3返回碳分过程与co2气体共同作为碳源实现碱溶液的碳酸化分解。该工艺使用隔膜电解技术，但离子膜在高碱性情况下的使用寿命
4、赤泥作为从含铝原料中提取氧化铝后产生的固体残渣，处理方法主要采用堆存处理，专利cn103030160a提供了一种从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的方法，该方法采用了高分子比、高碱浓度铝酸钠溶液，可以在温和的操作条件下快速进行提铝反应，赤泥中氧化铝的回收率高达85％以上，并可有效防止乃至消除设备结疤等问题；通过实现中间产品水合铝酸钠的高效结晶过程，可以大幅度提高碱溶介质的循环效率；提铝反应中物相的彻底转变，使得回收氧化钠的反应过程可以在低温常压下进行，经过二次脱钠反应后终赤泥中氧化钠含量不高于1％，远低于拜耳法赤泥6～8％的氧化钠含量，从而可以将赤泥大比例掺杂用于制备水泥、砖及路基材料、混凝土掺合料、环境修复材料和其它填料等，有望解决赤泥的资源化利用以及潜在的环境危害等问题。该申请案采用的碱液浓度过高，对设备要求较高。同时，在溶出过程中，大部分氧化硅进入溶液，导致溶液黏度、表面张力提高，不利于后续液固分离消耗了大量石灰，经济成本高，流程复杂，不利于推广。
5、铝灰是铝电解和铝加工过程产生的废弃物，现有的传统铝灰利用过程存在氨氮废水、酸碱废液及废渣排放的问题，避免二次污染是实现其清洁利用的瓶颈，并且铝灰处理过程中不能够实现铝灰中硅、铝、镁等多种金属元素综合利用。
6、高铝粉煤灰中氧化铝的含量接近50％，与进口铝土矿的氧化铝含量相当，是我国重要的铝土矿潜在替代资源。每年高铝粉煤灰排放超过5000万吨，累计超过存量3亿吨。从环境角度看，粉煤灰的大量堆存不仅浪费土地，而且还会对土壤、水源、大气等造成严重污染，最终危害人类健康。但从资源循环利用角度来说，高铝粉煤灰含有丰富的铝、硅资源，同时伴生钛、镓、锗、钪、钙、铁、镁等多种有价元素，是名副其实的“城市矿产”资源。高铝粉煤灰是目前我国铝土矿资源的重要补充，其利用过程广泛受到相关从业人员的高度关注。近年来，相关从业者针对高铝粉煤灰的高效、高值化利用进行了大量的研究工作，提出了碱石灰烧结法、石灰石烧结法、酸浸法、酸碱联合法等多种粉煤灰提取氧化铝工艺。
7、专利cn1927716a公开了“一种制备氧化铝的方法”，采用循环流化床粉煤灰为原料，经硫酸或盐酸溶解，制得硫酸铝或氯化铝溶液，去除硅杂质，再经过浓缩结晶、煅烧、碱溶除铁制备冶金级氧化铝。现有方法多采用酸或碱提取高铝粉煤灰中的氧化铝，会产生大量的酸、碱性渣，存在二次污染的问题，碱法提取粉煤灰渣量大，且无法实现粉煤灰中硅、铁、钛、钙、镁、镓、锗等多种伴生金属元素综合利用的问题。
8、综上所述，现有的含铝原料处理技术并没有能够解排放大量含碱废渣排放问题，拜耳法流程晶种分解效率低，也没有对含铝废料中的其他元素进行有效的综合利用。
技术实现思路
1、针对现有含铝原料提取氧化铝技术存在的问题，本专利技术提供了一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，解决了现有铝土矿拜耳法流程含碱赤泥排放量大，分解效率低等问题；大量赤泥堆存无法处理的问题；传统铝灰利用过程存在氨氮废水、酸碱废液及废渣排放的问题；高铝粉煤灰碱法废渣排放量大，酸法无法直接制备冶金氧化铝等问题，同时实现了含铝原料中多种金属元素的综合利用，是一种高效、无渣的含铝原料利用理方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，包括以下步骤：
4、(1)造球：将含铝原料、含碳原料、粘结剂按一定比例制成球团；
5、(2)氯化：将球团加入到反应器中，含铝原料中的铝、硅、铁、钛、钙、钪、镓分别与氯气反应生成氯化铝、氯化硅、氯化铁、氯化钛、氯化钙、氯化钪、氯化镓，依据氯化物沸点不同，采用蒸馏的方式获得氯化铝，其他氯化物采用蒸馏方式提纯使用；
6、(3)氧化：将氯化铝进行富氧焙烧，转化为粗氧化铝和氯气，氯气返回氯化过程循环使用；
7、(4)碱溶：氢氧化钠溶液溶解粗氧化铝，得到铝酸钠溶液；
8、(5)碳分：向铝酸钠溶液中通入co2气体进行完全碳酸化分解，得到氢氧化铝和碳酸钠溶液，氢氧化铝经焙烧获得氧化铝产品；
9、(6)苛化：向碳酸钠溶液中加入熟石灰，经苛化反应得到氢氧化钠和碳酸钙，氢氧化钠返回碱溶过程循环使用；
10、(7)煅烧：碳酸钙经煅烧分解，得到的生石灰返回苛化过程，得到的co2返回碳酸化分解过程。
11、所述的步骤1中，按质量比，含碳原料：含铝原料：粘结剂＝(0.1～4)：1：(0～0.10)；
12、所述的步骤1中，含碳原料为焦煤、煅后石油焦、生物质碳中的一种；
13、所述的步骤1中，含铝原料为铝土矿、粉煤灰、赤泥、铝灰中的一种，其中，铝土矿主要成分按重量百分比为al2o3 40～60％，sio2 5～20％，fe2o3 15～30％，余量为酌减水、tio2及其他杂质；粉煤灰中氧化铝含量大于37％；赤泥主要成分为al2o3 20～40％，sio2 20～40％，tio2 2～5％，fe2o3 5～20％，余本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤1中，含碳原料、含铝原料和粘结剂按质量比为，含碳原料：含铝原料：粘结剂＝(0.1～4)：1：(0～0.10)；
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤2中，反应器为移动床反应器；氯化反应的反应温度为500～1400℃，反应时间为30～240min；
4.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤3中，富氧焙烧过程中需要通入氧气，氧气流量为0.5～10L/min；富氧焙烧的焙烧温度为300～1000℃，焙烧时间10～120min；
5.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤4中，氢氧化钠溶液浓度为80～260g/L，氢氧化钠溶液添加量按照液固比为(2～10)：1，单位ml：g；碱溶反应温度为50～280℃，碱溶反应时间为30～180min；
...【技术特征摘要】
1.一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤1中，含碳原料、含铝原料和粘结剂按质量比为，含碳原料：含铝原料：粘结剂＝(0.1～4)：1：(0～0.10)；
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤2中，反应器为移动床反应器；氯化反应的反应温度为500～1400℃，反应时间为30～240min；
4.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤3中，富氧焙烧过程中需要通入氧气，氧气流量为0.5～10l/min；富氧焙烧的焙烧温度为300～1000℃，焙烧时间10～120min；
5.根据权利要求1所述的一种氯化-碱溶-全碳分生产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤4中，氢氧化钠溶液浓度为80～260g/l，氢氧化钠溶液添加量按照液固比为(2～10)：1，单位ml：g；碱溶反应温度为50～280℃，碱溶反应时间为30～180min；
6.根据权利要求1所述的一种氯化...
【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，吕国志，王龙，刘燕，贺欣，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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