用于制备氧化铝的方法技术

一种由拜耳法溶液制备氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：沉淀第一氧化铝产物并且提供第一废液；分离至少一部分的第一氧化铝产物和第一废液；处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度；从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液；分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液；在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物；和在所述煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物，其中第一氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合，并且第二氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过煅烧三水铝石和勃姆石制备氧化铝的方法。
技术介绍
拜耳(Bayer)法广泛用于从含氧化铝的矿石如铝土矿制备氧化铝。该方 法包括在通常称为蒸解(digested)的过程中将含氧化铝的矿石与再循环的 碱性铝酸盐溶液在高温下接触。从所得浆液中移除固体，并且将溶液冷却 以引起过饱和状态。所得溶液通常被称为粗液(green liquior)。将氧化铝加入到粗液中作为晶种，以使得从中进一步沉淀出氢氧化 铝。将沉淀的氧化铝从碱性铝酸盐溶液(称为废液)分离，而将一部分氧化 铝再循环以用作晶种，并将其余部分回收作为产物。将其余的碱性铝酸盐 溶液(通常称为废液)再循环，用于含氧化铝的矿石的进一步蒸解。在大部分含氧化铝的矿石中的氧化铝处于水合氧化铝的形式。在铝土 矿中，氧化铝通常以三水合物，即Al203-3H20或A1(0H)3的形式或者以一 水合物即A1203.H20或AIO(OH)的形式存在。与称为勃姆石的一水合物相 比，称为三水铝石的三水合物更容易在碱性水溶液中溶解或者蒸解。因此， 与主要部分为勃姆石的铝土矿矿石相比，主要部分为三水铝石的铝土矿矿 石在更低的温度和压力下蒸解。在目前的实践下，沉淀的氧化铝大部分是 三水铝石，而与蒸解时氧化铝以何种形式下存在无关。沉淀反应通常可以由下列化学方程式表示Al(OH乂(水溶液)+ Na+(水溶液)- Al(OH)3(固)+ OH—(水溶液)+ Na+(水溶液)随着沉淀反应进行，液体的A/TC比率从粗液特有的约0.7下降至约 0.4 (其中A表示氧化铝浓度，以A1203的gL—1表示，而TC表示总苛性碱浓度，以碳酸钠的gL"表示)。在较低的A/TC值，随着体系接近平衡，沉 淀速率由于过饱和水平降低和液体中的"游离苛性钠"的水平增加而显著缓 慢。已知的是，拜耳法溶液的TC和TA (其中TA表示表示总碱浓度，以 碳酸钠的gL—'表示)影响勃姆石和三水铝石在这些溶液中的溶解度。在拜耳液体中的TC和TA由在包括蒸解、苛化和沉淀的多个处理步 骤中的条件决定。通过首先使用三水铝石作为液体的晶种并且逐渐冷却悬浮液，引起并 且驱动三水铝石从拜耳液体中沉淀出来。因为由从溶液中移除氧化铝以形 成氢氧化铝固体沉淀引^^的液体变化，因此在沉淀中TC和TA均变化。 拜耳液体的碳酸盐化作用还用于引起氧化铝的沉淀。该步骤降低TC，但是不影响液体的TA。此外，碳酸盐化作用导致必须回收的氢氧化钠的损 失，并且与其相关的步骤是昂贵并耗时的。尽管所有商业化的氧化铝生产包括氢氧化铝，即三水铝石的沉淀，但 是与三水铝石的煅烧相比，勃姆石的煅烧需要更少的能量，因此，适宜的 是以勃姆石的形式沉淀出蒸解的氧化铝。以前用于制备勃姆石的三种主要方法可以归纳如下a. 水热法-在高温和水蒸汽压力下处理氢氧化铝以制备勃姆石；b. 中和法-用碱如NaOH、 KOH禾Q NH4OH中和铝盐如氯化铝、硫酸 铝和硝酸铝的水溶液，或者用酸(例如HC1或H2S04)或C02中和铝酸盐如 铝酸钠以制备凝胶状勃姆石；和c. 水解法-采用水使有机铝化合物如垸基化铝水解以制备凝胶状勃姆石。将勃姆石煅烧成熔炼级氧化铝(SGA)的能量成本估计在1.45 GJ/t氧 化铝和1.8 GJ/t氧化铝之间，这取决于煅烧炉的设计和操作。使用消耗3.0 至3.3 GJ/t的三水铝石进料，在典型的气体燃烧煅烧炉上潜在的节省在1.2 GJ/t至1.8GJ/t之间。能量节省起因于l.勃姆石在25。C的煅烧反应的焓为约0.38 GJ/t，约为三水铝石(0.73 GJ/t)的焓的一半；2. 少于两个水分子驱除，导致显著更低的潜热成分；和3. 由于所产生的水蒸汽的量更低，因此损失的显热更少。 其它更难以量化的潜在节省可以起因于按所产生的每吨氧化铝计的更低煅烧炉进料处理量的使用、更有效率的沿着煅烧炉的温度分布、更少 的燃烧产物气体和更少的空气。US 4595581教导了通过以下方式沉淀基本上纯勃姆石的方法加热种 有晶种的铝酸钠悬浮液到约115。C至145。C的温度，并且从悬浮液分离勃 姆石沉淀物。这些沉淀温度和压力显著高于常规的拜耳三水铝石沉淀(通 常为6(TC至8(TC)，并且需要目前不用于拜耳沉淀的专用设备。W01998/58876教导了在低于IO(TC，在有或没有晶种的情况下，从 过饱和铝酸钠的溶液沉淀出勃姆石的方法。说明书提供了来自实验室制备 的纯合成铝酸钠液体的勃姆石的分批作为晶种沉淀的实验数据。该说明书 报道了对于 一 系列条件，由于它们的分批悬浮液逐渐去过饱和 (desupersaturated)而随着时间增加的收率。所报道的24小时沉淀后的收率 在35gL—、1203至14.5 gi;'Al203的范围内；在96小时后，所报道的收率在 48 gL" A1203至24.6 gL—1 A1203的范围内。National Technical School of Athens的研究也表明，可以在更高的温度 和固体装载量下获得更高的收率。在文献中报道的24hr沉淀后的最高收率为60gL—1 A1203。这 是在1200 g!/1勃姆石的很高固体装载量下实现的。来自它们的研究 的其它数据表明，在种有230 gL—1勃姆石的合成铝酸钠液体 (A/TC=0.64， TC=205 gL-')中，在9CTC下，在24 hr沉淀后的收率为35 gL—1 A1203。全部上述勃姆石沉淀研究集中于从在高的拜耳粗液特有的A/TC和 TC值的合成和纯的铝酸钠溶液沉淀。它们分批进行，而不是以在商业化 的拜耳设备中通常的连续操作模式进行。在沉淀器中的特定保持时间后，8收率是以分批收率的形式报道的。Loh等从他们的研究得出以下结论由于低 收率，缓慢的动力学(不超过慢200倍)和在产物中发现差的产物质量例如 三水铝石，勃姆石沉淀不能与三水铝石沉淀竞争，或者代替它。因此，尽管勃姆石与三水铝石相比是热力学上更稳定的相，溶解度更 低，因此理论收率潜力更高，并且其代替三水铝石的沉淀提供能量节省， 但是它不被认为是在商业上可行的备选方案。阻碍商业化的勃姆石沉淀的研发的另一个问题在于，对于处理三水铝 石矿的操作，对于三水铝石报道的液体中的水仍然必须被除去，即，能量 昂贵的步骤。Vemon等研究了在纯的合成铝酸钠液体中的三 水铝石的沉淀动力学，观察到称为溶解度"差距(gap)"的现象。这看来是通 过在三水铝石固体的存在下，同时浓度长时间保持在铝酸钠液体中的三水 铝石的理论平衡溶解度之上的情况下，通过去过饱和铝酸盐液体达到的亚 稳态。Vemon等也观察到溶解度差距随着TC降低而降低。Skoufadis等研究了在实验室制 备的纯合成铝酸钠液体中的勃姆石沉淀的动力学，并且报道了氧化铝浓度 远高于在相同条件下的勃姆石溶解度的表观平衡阶段。这种勃姆石的亚稳态也被Loh等报道；他们报道了在216小时 沉淀后的表观溶解度，其为勃姆石溶解度的2.3倍。Skoufadis等观察到在纯合成铝酸钠液体中的勃姆石溶解度差距 随着TC而降低。Loh等报道了勃姆石和三水铝石的沉淀速率随着纯 合成铝酸钠液体中的TC降低而增加。Panias等报道了在恒定的游离氢氧化钠的条件下沉淀勃姆石的实验。这是通 过所谓的碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由拜耳法溶液制备氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：　　沉淀第一氧化铝产物并且提供第一废液；　　分离至少一部分的第一氧化铝产物和第一废液；　　处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度；　　从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液；　　分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液；　　在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物；和　　在所述煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物，　　其中第一氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合，并且第二氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪安伊利耶夫斯基，约翰贝西达，
申请(专利权)人：美铝澳大利亚有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]