一种从铝土矿生产氧化铝的方法技术

本发明专利技术涉及一种从铝土矿生产氧化铝的方法，该方法采用了高分子比氢氧化钠溶液，可以在低温常／低压下从难溶的－水硬铝石型铝土矿高效提取氧化铝，操作条件温和，实际溶出率高达９０％以上；溶出后含矿渣的悬浮液经过闪蒸冷却后结晶析出水合铝酸钠晶体后，用水或稀碱液溶解后经脱硅、种分和煅烧得到满足冶金级要求的氧化铝；矿渣经水合铝酸钠结晶母液脱铝后，再经脱钠过程，有效地降低了赤泥中的氧化钠和氧化铝含量，使得得到的赤泥物相组成与碱含量等主要指标满足生产水泥的原料要求，同时降低了碱液损失量，提高了铝土矿的资源利用率；脱铝后的溶出液可以循环用于溶出铝土矿，大大提高了工业的可操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及一种从铝硅比为3 7 的中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法。
技术介绍
随着氧化铝行业生产规模的不断扩大，我国铝土矿物资源的消耗日益加剧，高品 位铝土矿供应不足的局面已经形成，许多新建的氧化铝厂已在使用铝硅比小于7的难溶的 一水硬铝石型铝土矿(也称为中低品位铝土矿)。 目前，工业上生产氧化铝基本上是采用碱法生产，即包括拜耳法、烧结法和拜 耳-烧结联合法。烧结法主要用于处理低铝硅比的铝土矿，流程复杂、能耗高，且产品质量 不如拜耳法。全世界的氧化铝90%以上是采用拜耳法进行生产的在低温、低碱浓度条件 下溶出三水铝石型或一水软铝石型铝土矿，将溶出液直接稀释脱硅、种分得到氢氧化铝。我 国铝土矿的资源特点是98%以上属于难溶的一水硬铝石型铝土矿，采用典型的拜耳法条件 处理我国铝土矿时，必须需要高温(235 280°C )、高压(3. 5 6. 0MPa)操作，这样势必对 设备提出了更高的强度要求和操作要求，增加了设备投资，降低了设备使用寿命。基于处理 中低品位铝土矿而出现的改进拜耳法，如石灰拜耳法，除了高温、高压的要求外，还存在赤 泥产量大、资源利用率低的缺点；高压水化学法同样存在高温、高压的操作条件，而且由于 受化学反应平衡的限制，溶出液相中氧化铝浓度很低，造成水分蒸发量大、成本较高，虽然 很早就开始了研究，但时至今日仍未有工业化的报道。 在处理难溶的中低品位铝土矿，如我国典型的铝硅比3 7的一水硬铝石型铝土 矿时，在拜耳法或改进拜耳法的工业生产中通常采用通过提高溶出温度来提产降耗，在对设备强度和操作的要求高的同时，对于赤泥的有效利用，以及降低赤泥中的碱含量和回收 其中的氧化铝，是多年来一直困扰氧化铝工业的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在保证高氧化铝溶出率的前提下，避免拜尔法处理中低品位一水硬铝石型铝土矿时必须采用的高温高压的操作条件，以及由此带来的溶出设备投资高、能耗高、操作要求高等弊端；重点是实现铝硅的化学分离，使铝土矿中氧化铝的实际回收率达90%以上，同时使最终赤泥碱含量及物相达到大比例用于烧制水泥的要求，从而提供一种从中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，利用该方法也可以高效回收拜尔法生产氧化铝的赤泥中的氧化钠和氧化铝。 本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的 本专利技术提供一种铝土矿生产氧化铝的方法，该方法从中低品位一水硬铝石型铝土 矿清洁生产氧化铝，如图1所示，其包括如下的步骤 1)将磨细至50 150目的铝土矿与40 60wt^碱溶液以质量比1 : 2 1 : 5 混合，进行溶出反应O. 5 3小时，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物； 优选地，所述铝土矿为中低品位一水硬铝石型铝土矿，其铝硅比为3 7 ; 所述的碱溶液为NaOH或KOH水溶液，优选地，所述的碱溶液为NaOH水溶液； 优选地，所述的溶出反应的温度为150 20(TC，溶出反应的压力为0 0. 75MPa ; 2)将步骤1)得到的溶出浆液调配至溶液中碱的浓度为40 70wt^，冷却至45 ll(TC，恒温下结晶0. 5 40小时，固液分离，得到滤渣为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物， 滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液； 3)将步骤2)得到的滤渣加入水或稀碱液，直至溶液中Na20的浓度为100 200g/ L以溶解滤渣中的水合铝酸钠晶体，然后在100 12(TC和0 0. lMPa(表压)下反应4小 时进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥； 4)将步骤3)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品； 所述的洗涤优选使用软水进行； 洗涤氢氧化铝后的洗水可返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水 合铝酸钠晶体的过程； 步骤4)中得到的种分母液可返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解 水合铝酸钠晶体的过程； 5)将步骤2)得到的滤液(水合铝酸钠晶体的结晶母液)，或者浓度为40 60% 的氢氧化钠溶液，或者是二者的混合物，与步骤3)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中 的CaO与赤泥中的Si02的物质的量之比为1 : 1 2 : l的比例加入消化石灰，在170 23(TC和0. 5 1. 2MPa下反应0. 5 5小时，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液 固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液； 6)将步骤5)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为 4 : 1 6 : 1混合，于100 19(TC和0 0. 7MPa下进行脱钠反应0. 5 4小时；反应后 的料浆进行液固分离，得到滤液(脱钠液)和滤渣(终泥)； 得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用 于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程； 得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣；终泥洗水返回用于再次进行脱 钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程； 所加入的稀碱液由1/2 4/5 (质量分数)的终泥洗水和1/4 3/4 (质量分数) 的脱钠液混合而成。 本专利技术提供另一种铝土矿生产氧化铝的方法，该方法从中低品位一水硬铝石型铝 土矿清洁生产氧化铝，如图2所示，其包括如下的步骤 1)将磨细至50 150目的铝土矿与40 60wt^碱溶液以质量比1 : 2 1 : 5 混合，进行溶出反应O. 5 3小时，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液 混合物； 优选地，所述铝土矿为中低品位一水硬铝石型铝土矿，其铝硅比为3 7 ; 所述的碱溶液为NaOH或KOH水溶液，优选地，所述的碱溶液为NaOH水溶液； 优选地，所述的溶出反应的温度为150 20(TC，溶出反应的压力为0 0. 75MPa ;5 2)将步骤l)得到的溶出浆液进行固液分离，得到含铝酸钠的溶出液(液相)和矿 渣(固相)； 3)将步骤2)得到的溶出液调配至溶液中碱的浓度为40 70wt^，冷却至45 ll(TC ，恒温下结晶0. 5 40小时，固液分离，得到的滤渣为水合铝酸钠晶体，滤液为水合铝 酸钠晶体的结晶母液； 4)将步骤3)得到的水合铝酸钠晶体与步骤2)中的矿渣合并，或与体系中的循环 赤泥合并，然后加入水或稀碱液直至溶液中Na20的浓度为100 200g/L以溶解其中的水 合铝酸钠晶体，然后在100 12(TC和0 0. lMPa(表压)下反应4小时进行脱硅，过滤，得 到滤液和赤泥； 5)将步骤4)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品； 所述的洗涤优选使用软水进行； 洗涤氢氧化铝后的洗水可返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水 合铝酸钠晶体的过程； 步骤5)中得到的种分母液可返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解 水合铝酸钠晶体的过程； 6)将步骤3)得到的滤液(水合铝酸钠晶体的结晶母液)，或者浓度为40 60%的 新鲜氢氧化钠溶液，或者二者的混合物，与步骤4)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中 的CaO与赤泥中的Si02的物质的量之比为1 : 1 2 : l的比例加入消化石灰，在170 23(TC和0. 5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下的步骤：　　１）将磨细的铝土矿与４０～６０ｗｔ％碱溶液以质量比１∶２～１∶５混合，进行溶出反应，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；　　２）将步骤１）得到的溶出浆液调配至溶液中碱的浓度为４０～７０ｗｔ％，冷却至４５～１１０℃，恒温下结晶，固液分离，得到滤渣为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；　　３）将步骤２）得到的滤渣加入水或稀碱液，直至溶液中Ｎａ↓［２］Ｏ的浓度为１００～２００ｇ／Ｌ以溶解滤渣中的水合铝酸钠晶体，然后在１００～１２０℃和０～０．１ＭＰａ下反应进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；　　４）将步骤３）得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；　　５）将步骤２）得到的滤液，或者浓度为４０～６０％的氢氧化钠溶液，或者是二者的混合物，与步骤３）脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的ＣａＯ与赤泥中的ＳｉＯ↓［２］的物质的量之比为１∶１～２∶１的比例加入消化石灰，在１７０～２３０℃和０．５～１．２ＭＰａ下反应，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤１）中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；　　６）将步骤５）中液固分离得到的滤渣－脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为４∶１～６∶１混合，于１００～１９０℃和０～０．７ＭＰａ下进行脱钠反应；反应后的料浆进行液固分离，得到脱钠液和终泥；　　所述稀碱液为１／２～４／５质量分数的终泥洗水和１／４～３／４质量分数的脱钠液混合而成。...

【技术特征摘要】
一种从铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下的步骤1)将磨细的铝土矿与40～60wt％碱溶液以质量比1∶2～1∶5混合，进行溶出反应，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；2)将步骤1)得到的溶出浆液调配至溶液中碱的浓度为40～70wt％，冷却至45～110℃，恒温下结晶，固液分离，得到滤渣为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；3)将步骤2)得到的滤渣加入水或稀碱液，直至溶液中Na2O的浓度为100～200g/L以溶解滤渣中的水合铝酸钠晶体，然后在100～120℃和0～0.1MPa下反应进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；4)将步骤3)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；5)将步骤2)得到的滤液，或者浓度为40～60％的氢氧化钠溶液，或者是二者的混合物，与步骤3)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO与赤泥中的SiO2的物质的量之比为1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反应，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；6)将步骤5)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa下进行脱钠反应；反应后的料浆进行液固分离，得到脱钠液和终泥；所述稀碱液为1/2～4/5质量分数的终泥洗水和1/4～3/4质量分数的脱钠液混合而成。2. 根据权利要求l所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于所述步骤l)中的铝土矿为铝硅比3 7的一水硬铝石型铝土矿。3. 根据权利要求l所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于所述步骤l)中的溶出反应的温度为150 20(TC，溶出反应的压力为0 0. 75MPa，溶出反应的时间为0. 5 3小时。4. 根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于所述步骤4)得到的氢氧化铝洗水和种分母液分别返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。5. 根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于所述步骤6)得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；所述步骤6)得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣，终泥洗水返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。6. —种从铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下的步骤1) 将磨细的铝土矿与40 60wt^碱溶液以质量比1 : 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亦飞，曹绍涛，张懿，郑诗礼，钟莉，孙旺，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]