專利名稱：一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，特別是涉及一種從鋁硅比為3 7 的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法。
背景技術(shù)：
隨著氧化鋁行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國鋁土礦物資源的消耗日益加劇，高品 位鋁土礦供應(yīng)不足的局面已經(jīng)形成，許多新建的氧化鋁廠已在使用鋁硅比小于7的難溶的 一水硬鋁石型鋁土礦(也稱為中低品位鋁土礦)。 目前，工業(yè)上生產(chǎn)氧化鋁基本上是采用堿法生產(chǎn)，即包括拜耳法、燒結(jié)法和拜 耳-燒結(jié)聯(lián)合法。燒結(jié)法主要用于處理低鋁硅比的鋁土礦，流程復(fù)雜、能耗高，且產(chǎn)品質(zhì)量 不如拜耳法。全世界的氧化鋁90%以上是采用拜耳法進(jìn)行生產(chǎn)的在低溫、低堿濃度條件 下溶出三水鋁石型或一水軟鋁石型鋁土礦，將溶出液直接稀釋脫硅、種分得到氫氧化鋁。我 國鋁土礦的資源特點(diǎn)是98%以上屬于難溶的一水硬鋁石型鋁土礦，采用典型的拜耳法條件 處理我國鋁土礦時(shí)，必須需要高溫(235 280°C )、高壓(3. 5 6. 0MPa)操作，這樣勢(shì)必對(duì) 設(shè)備提出了更高的強(qiáng)度要求和操作要求，增加了設(shè)備投資，降低了設(shè)備使用壽命。基于處理 中低品位鋁土礦而出現(xiàn)的改進(jìn)拜耳法，如石灰拜耳法，除了高溫、高壓的要求外，還存在赤 泥產(chǎn)量大、資源利用率低的缺點(diǎn)；高壓水化學(xué)法同樣存在高溫、高壓的操作條件，而且由于 受化學(xué)反應(yīng)平衡的限制，溶出液相中氧化鋁濃度很低，造成水分蒸發(fā)量大、成本較高，雖然 很早就開始了研究，但時(shí)至今日仍未有工業(yè)化的報(bào)道。 在處理難溶的中低品位鋁土礦，如我國典型的鋁硅比3 7的一水硬鋁石型鋁土 礦時(shí)，在拜耳法或改進(jìn)拜耳法的工業(yè)生產(chǎn)中通常采用通過提高溶出溫度來提產(chǎn)降耗，在對(duì)
設(shè)備強(qiáng)度和操作的要求高的同時(shí)，對(duì)于赤泥的有效利用，以及降低赤泥中的堿含量和回收 其中的氧化鋁，是多年來一直困擾氧化鋁工業(yè)的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在保證高氧化鋁溶出率的前提下，避免拜爾法處理中低品位一水
硬鋁石型鋁土礦時(shí)必須采用的高溫高壓的操作條件，以及由此帶來的溶出設(shè)備投資高、能
耗高、操作要求高等弊端；重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)鋁硅的化學(xué)分離，使鋁土礦中氧化鋁的實(shí)際回收率達(dá)
90%以上，同時(shí)使最終赤泥堿含量及物相達(dá)到大比例用于燒制水泥的要求，從而提供一種
從中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，利用該方法也可以高效回收拜爾
法生產(chǎn)氧化鋁的赤泥中的氧化鈉和氧化鋁。 本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供一種鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法從中低品位一水硬鋁石型鋁土 礦清潔生產(chǎn)氧化鋁，如圖1所示，其包括如下的步驟 1)將磨細(xì)至50 150目的鋁土礦與40 60wt^堿溶液以質(zhì)量比1 : 2 1 : 5 混合，進(jìn)行溶出反應(yīng)O. 5 3小時(shí)，得到一溶出漿液，其為含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物； 優(yōu)選地，所述鋁土礦為中低品位一水硬鋁石型鋁土礦，其鋁硅比為3 7 ;
所述的堿溶液為NaOH或KOH水溶液，優(yōu)選地，所述的堿溶液為NaOH水溶液；
優(yōu)選地，所述的溶出反應(yīng)的溫度為150 20(TC，溶出反應(yīng)的壓力為0 0. 75MPa ;
2)將步驟1)得到的溶出漿液調(diào)配至溶液中堿的濃度為40 70wt^，冷卻至45 ll(TC，恒溫下結(jié)晶0. 5 40小時(shí)，固液分離，得到濾渣為水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合物， 濾液為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 3)將步驟2)得到的濾渣加入水或稀堿液，直至溶液中Na20的濃度為100 200g/ L以溶解濾渣中的水合鋁酸鈉晶體，然后在100 12(TC和0 0. lMPa(表壓)下反應(yīng)4小 時(shí)進(jìn)行脫硅，過濾，得到濾液和赤泥； 4)將步驟3)得到的濾液進(jìn)行種分得到氫氧化鋁，濾出氫氧化鋁，再進(jìn)行洗滌、煅
燒，得到所需的氧化鋁產(chǎn)品； 所述的洗滌優(yōu)選使用軟水進(jìn)行； 洗滌氫氧化鋁后的洗水可返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水 合鋁酸鈉晶體的過程； 步驟4)中得到的種分母液可返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解 水合鋁酸鈉晶體的過程； 5)將步驟2)得到的濾液(水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液)，或者濃度為40 60% 的氫氧化鈉溶液，或者是二者的混合物，與步驟3)脫硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中 的CaO與赤泥中的Si02的物質(zhì)的量之比為1 : 1 2 : l的比例加入消化石灰，在170 23(TC和0. 5 1. 2MPa下反應(yīng)0. 5 5小時(shí)，以脫除赤泥中的氧化鋁；反應(yīng)后的料漿進(jìn)行液 固分離，得到的溶液返回步驟1)中用作進(jìn)行鋁土礦溶出反應(yīng)的堿溶液；
6)將步驟5)中液固分離得到的濾渣-脫鋁赤泥，與水或稀堿液以液固質(zhì)量比為 4 : 1 6 : 1混合，于100 19(TC和0 0. 7MPa下進(jìn)行脫鈉反應(yīng)0. 5 4小時(shí)；反應(yīng)后 的料漿進(jìn)行液固分離，得到濾液(脫鈉液)和濾渣(終泥)； 得到的脫鈉液返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟3)作為稀堿液的一部分用 于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程； 得到的終泥用水洗滌后用作制備水泥的鈣硅渣；終泥洗水返回用于再次進(jìn)行脫 鈉，或者返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程；
所加入的稀堿液由1/2 4/5 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的終泥洗水和1/4 3/4 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的脫鈉液混合而成。 本發(fā)明提供另一種鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法從中低品位一水硬鋁石型鋁 土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁，如圖2所示，其包括如下的步驟 1)將磨細(xì)至50 150目的鋁土礦與40 60wt^堿溶液以質(zhì)量比1 : 2 1 : 5 混合，進(jìn)行溶出反應(yīng)O. 5 3小時(shí)，得到一溶出漿液，其為含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液 混合物； 優(yōu)選地，所述鋁土礦為中低品位一水硬鋁石型鋁土礦，其鋁硅比為3 7 ;
所述的堿溶液為NaOH或KOH水溶液，優(yōu)選地，所述的堿溶液為NaOH水溶液；
優(yōu)選地，所述的溶出反應(yīng)的溫度為150 20(TC，溶出反應(yīng)的壓力為0 0. 75MPa ;
5
2)將步驟l)得到的溶出漿液進(jìn)行固液分離，得到含鋁酸鈉的溶出液(液相)和礦 渣(固相)； 3)將步驟2)得到的溶出液調(diào)配至溶液中堿的濃度為40 70wt^，冷卻至45 ll(TC ，恒溫下結(jié)晶0. 5 40小時(shí)，固液分離，得到的濾渣為水合鋁酸鈉晶體，濾液為水合鋁 酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 4)將步驟3)得到的水合鋁酸鈉晶體與步驟2)中的礦渣合并，或與體系中的循環(huán) 赤泥合并，然后加入水或稀堿液直至溶液中Na20的濃度為100 200g/L以溶解其中的水 合鋁酸鈉晶體，然后在100 12(TC和0 0. lMPa(表壓)下反應(yīng)4小時(shí)進(jìn)行脫硅，過濾，得 到濾液和赤泥； 5)將步驟4)得到的濾液進(jìn)行種分得到氫氧化鋁，濾出氫氧化鋁，再進(jìn)行洗滌、煅
燒，得到所需的氧化鋁產(chǎn)品； 所述的洗滌優(yōu)選使用軟水進(jìn)行； 洗滌氫氧化鋁后的洗水可返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水 合鋁酸鈉晶體的過程； 步驟5)中得到的種分母液可返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解 水合鋁酸鈉晶體的過程； 6)將步驟3)得到的濾液(水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液)，或者濃度為40 60%的 新鮮氫氧化鈉溶液，或者二者的混合物，與步驟4)脫硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中 的CaO與赤泥中的Si02的物質(zhì)的量之比為1 : 1 2 : l的比例加入消化石灰，在170 23(TC和0. 5 1. 2MPa下反應(yīng)0. 5 5小時(shí)，以脫除赤泥中的氧化鋁；反應(yīng)后的料漿進(jìn)行液 固分離，得到的溶液返回步驟1)中用作進(jìn)行鋁土礦溶出反應(yīng)的堿溶液；
7)將步驟6)中液固分離得到的濾渣-脫鋁赤泥，與水或稀堿液以液固質(zhì)量比為 4 : 1 6 : 1混合，于100 19(TC和0 0. 7MPa反應(yīng)0. 5 4小時(shí)以進(jìn)行脫鈉反應(yīng)；反 應(yīng)后的料漿進(jìn)行液固分離，得到濾液(脫鈉液)和濾渣(終泥)； 得到的脫鈉液返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟4)作為稀堿液的一部分用 于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程； 得到的終泥用水洗滌后用作制備水泥的鈣硅渣；終泥洗水返回用于再次進(jìn)行脫 鈉，或者返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程；
所加入的稀堿液由1/2 4/5 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的終泥洗水和1/4 3/4 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的脫鈉液混合而成。 本發(fā)明的方法采用了高分子比氫氧化鈉溶液，可以在低溫常(低)壓下從難溶的
一水硬鋁石型鋁土礦高效提取氧化鋁，操作條件溫和，實(shí)際溶出率高達(dá)90%以上；溶出后
含礦渣的懸浮液經(jīng)過閃蒸冷卻后結(jié)晶析出水合鋁酸鈉晶體后，用水或稀堿液溶解后經(jīng)脫
硅、種分和煅燒得到滿足冶金級(jí)要求的氧化鋁；礦渣經(jīng)水合鋁酸鈉結(jié)晶母液脫鋁后，再經(jīng)脫
鈉過程，有效地降低了赤泥中的氧化鈉和氧化鋁含量，使得得到的赤泥物相組成與堿含量
等主要指標(biāo)滿足生產(chǎn)水泥的原料要求，同時(shí)降低了堿液損失量，提高了鋁土礦的資源利用
率；脫鋁后的溶出液可以循環(huán)用于溶出鋁土礦，大大提高了工業(yè)的可操作性。 綜上所述，本發(fā)明的生產(chǎn)氧化鋁的方法，與目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的拜
爾法、燒結(jié)法以及拜爾-燒結(jié)聯(lián)合法相比較，具有如下明顯的優(yōu)勢(shì)
6
(1)在處理一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，傳統(tǒng)的拜爾法溶出壓力高達(dá)3. 5 6. 0MPa， 溶出溫度250 27(TC，本發(fā)明溶出反應(yīng)的溶出溫度為150 20(TC，較拜爾法下降60 IO(TC，溶出壓力為0 0. 75MPa，同時(shí)不存在拜爾法溶出設(shè)備結(jié)巴嚴(yán)重的問題。由此可見， 本發(fā)明克服了拜爾法操作條件苛刻、生產(chǎn)周期短等弊端，使得操作過程易于進(jìn)行，操作條件 溫和，操作易于控制； (2)本發(fā)明的鋁土礦溶出過程中氧化鋁的相對(duì)溶出率高達(dá)99%以上，溶出反應(yīng)進(jìn) 行得十分徹底； (3)本發(fā)明的赤泥脫鋁操作，使得氧化鋁的實(shí)際溶出率高達(dá)95%以上，大幅度提 高了資源利用率； (4)本發(fā)明利用高分子比堿溶液作為循環(huán)溶出介質(zhì)，大大降低了鋁土礦溶出過程 的能耗，減少了設(shè)備投入，提高了工業(yè)可操作性，降低了生產(chǎn)成本； (5)本發(fā)明最終所得赤泥中鈉硅比可以降低至0. 2以下，可以用作制備水泥的原 料，解決了赤泥環(huán)境污染的問題； (6)本發(fā)明的氧化鋁產(chǎn)品與拜爾法的氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量相同，好于燒結(jié)法的氧化鋁 質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的一種實(shí)施方法的工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的另一種實(shí)施方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : 用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，以河南三 門峽某鋁土礦作為原料生產(chǎn)氧化鋁，河南三門峽某鋁土礦的原料組成(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，wt%， 下同)如表l所述
表1
A1203Si02Fe203CaOTiC>2A/S
57.9711.685.20.592.684.96 其生產(chǎn)過程如圖1所示的方法，包括 1.將磨細(xì)至74 150iim的河南三門峽某鋁土礦與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40X的氫
氧化鈉溶液混合，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量配比為
1 : 3.5，溶出反應(yīng)溫度為20(TC，反應(yīng)壓力為0.7MPa，溶出時(shí)間為1小時(shí)，得到含鋁酸鈉的
溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為99. 6% ; 2.將溶出后含礦渣的懸浮液冷卻至5(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶0. 5小時(shí)，過濾得到的固
相為水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合物，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 3.將水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合固相用水溶解其中的晶體，用NaOH溶液調(diào)和
得到Na20濃度為150g/L， a k為1. 5的鋁酸鈉溶液，然后進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為
7105t:，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為216 ;
4.將脫硅后的溶液冷卻過濾，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將氫 氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品；
5.將水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液與脫硅后的赤泥混合，加入按照CaO與赤泥中 Si02物質(zhì)的量之比為1 : 1計(jì)量的消化石灰，反應(yīng)溫度為23(TC，反應(yīng)壓力為1. lMPa，反應(yīng) 時(shí)間為5小時(shí)，經(jīng)過脫鋁之后，可以將赤泥中的鋁硅比降低到0. 2，料漿經(jīng)過液固分離之后， 液相可用于溶出下一批鋁土礦； 6.將脫鋁后的赤泥與水混合后，在14(TC下脫鈉4小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 2MPa，赤泥 再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. ll，可用于制造水泥。
實(shí)施例2: 用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，仍以如表 1所述的河南三門峽某鋁土礦作為原料進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)過程如下所述
1.將實(shí)施例1的脫鋁循環(huán)液，用NaOH溶液調(diào)配至NaOH濃度為50%，與74 150iim的河南三門峽某鋁土礦混合，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶 液的質(zhì)量配比為l : 3，溶出反應(yīng)溫度為17(TC，反應(yīng)壓力為0.45MPa，溶出時(shí)間為l小時(shí)，得 到含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為99. 4% ;
2.將溶出后含礦渣的懸浮液冷卻至7(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶8小時(shí)，過濾得到的固相 為水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合物，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液；
3.用實(shí)施例1中的氫氧化鋁洗水、2/5的氫氧化鋁種分母液、1/4脫鈉液和終泥洗 水，溶解水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合固相中的晶體，調(diào)和得到Na20濃度為150g/L， a k為 1. 5的鋁酸鈉溶液，然后進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為12(TC，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時(shí)間 為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為253 ; 4.將脫硅后的溶液冷卻過濾，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將氫 氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品；
5.將水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液與脫硅后的赤泥混合，加入按照CaO與赤泥中 Si02物質(zhì)的量之比為1. 5 : 1計(jì)量的消化石灰，反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為0. 8MPa，反 應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，經(jīng)過脫鋁之后，可以將赤泥中的鋁硅比降低到0. 18，料漿經(jīng)過液固分離之 后，液相仍可用于溶出下一批鋁土礦； 6.將脫鋁后的赤泥與實(shí)施例1中的部分脫鈉液和部分終泥洗水混合后，在160°C 下脫鈉2小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 45MPa，赤泥再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. 1，
可用于制造水泥。
實(shí)施例3 : 用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，仍以如表 1所述的河南三門峽某鋁土礦作為原料進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)過程如下所述
1.將實(shí)施例2的脫鋁循環(huán)液，用NaOH溶液調(diào)配至NaOH濃度為60%，與74 150iim的河南三門峽某鋁土礦混合，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶 液的質(zhì)量配比為l : 3，溶出反應(yīng)溫度為15(TC，反應(yīng)壓力為常壓，溶出時(shí)間為0.5小時(shí)，得 到含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為93. 2% ;
2.將溶出后含礦渣的懸浮液冷卻至ll(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶40小時(shí)，過濾得到的固相為水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合物，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液；
3.用實(shí)施例2中的氫氧化鋁洗水、2/5的氫氧化鋁種分母液、1/4的脫鈉液和終泥洗水，溶解水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合固相中的晶體，調(diào)和得到Na20濃度為150g/L， a k為1. 5的鋁酸鈉溶液，然后進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為IO(TC，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為207 ; 4.將脫硅后的溶液冷卻過濾，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將氫氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品；
5.將新配制的40%的氫氧化鈉溶液與脫硅操作后的赤泥混合，加入按照Ca0與赤泥中Si02物質(zhì)的量之比為2 : 1計(jì)量的消化石灰，反應(yīng)溫度為170°C，反應(yīng)壓力為0. 5MPa，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)，經(jīng)過脫鋁之后，可以將赤泥中的鋁硅比降低到0. 52，料漿經(jīng)過液固分離之后，液相仍可用于溶出下一批鋁土礦； 6.將脫鋁后的赤泥與實(shí)施例2中的部分脫鈉液和部分終泥洗水混合后，在190°C下脫鈉1小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 7MPa，赤泥再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. 23。
實(shí)施例4 : 用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，仍以如表1所述的河南三門峽某鋁土礦作為原料進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)過程如圖2所示，包括 1.將實(shí)施例3的脫鋁循環(huán)液，用NaOH溶液調(diào)配至NaOH濃度為60%，與74 150iim的河南三門峽某鋁土礦混合，在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量配比為l : 2.5，溶出反應(yīng)溫度為15(TC，反應(yīng)壓力為常壓，溶出時(shí)間為2小時(shí)，得到含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為91. 8% ;
2.將溶出后含礦渣的混合物進(jìn)行過濾，得到的固相為礦渣，液相則為含有鋁酸鈉的堿液； 3.將溶出礦漿濾液冷卻至9(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)間為8小時(shí)，過濾得到的固相為水合鋁酸鈉晶體，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 4.用實(shí)施例3中的氫氧化鋁洗水、2/5的氫氧化鋁種分母液、1/4的脫鈉液和終泥洗水，溶解水合鋁酸鈉晶體，調(diào)和得到Na20濃度為150g/L， a k為1. 5的鋁酸鈉溶液，然后按固含量為100g/L加入拜爾法赤泥，進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為105t:，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為260 ; 5.將脫硅后的溶液冷卻過濾后，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將氫氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品；
6.將新配制的60%的氫氧化鈉溶液與溶出后過濾分離出的赤泥混合，加入按照CaO與赤泥中Si02物質(zhì)的量之比為1 : 1計(jì)量的消化石灰，反應(yīng)溫度為220°C，反應(yīng)壓力為0. 9MPa，反應(yīng)時(shí)間為1. 5小時(shí)，經(jīng)過脫鋁之后，可以將赤泥中的鋁硅比降低到0. 16，料漿經(jīng)過液固分離之后，液相仍可用于溶出下一批鋁土礦； 7.將脫鋁后的赤泥與實(shí)施例3中的部分脫鈉液和部分終泥洗水混合后，在190°C下脫鈉1小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 7MPa，赤泥再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. 11，
可用于制造水泥。
實(shí)施例5
用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔產(chǎn)氧化鋁的方法，以河南鞏義 某鋁土礦作為原料進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過程，河南鞏義某鋁土礦的原料組成如表2所述
表2
A1203Si02Fe203CaOTi02A/S
64.7313.6010.253.611.954.76 其生產(chǎn)過程如圖1所示，包括 1.將實(shí)施例4的脫鋁循環(huán)液，用Na0H溶液調(diào)配至Na0H濃度為60X，與74 150 m的河南鞏義某鋁土礦混合，在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶液的質(zhì) 量配比為l : 2.5，溶出反應(yīng)溫度為18(TC，反應(yīng)壓力為0.5MPa，溶出時(shí)間為2小時(shí)，得到含 鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為99. 9% ;
2.將溶出后含礦渣的懸浮液冷卻至9(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶4小時(shí)，過濾得到的固相 為水合鋁酸鈉晶體，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 3.用實(shí)施例4中的氫氧化鋁洗水、2/5的氫氧化鋁種分母液、1/4的脫鈉液和終泥 洗水，溶解水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合固相中的晶體，調(diào)和得到Na20濃度為150g/L， a k 為1. 5的鋁酸鈉溶液，然后進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為ll(TC，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)時(shí) 間為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為197 ; 4.將脫硅后的溶液冷卻過濾后，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將
氫氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品； 5.將水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液，用氫氧化鈉溶液調(diào)配至NaOH濃度50%的溶液，
與脫硅后的赤泥混合，加入按照CaO與赤泥中Si(^物質(zhì)的量之比為2 : l計(jì)量的消化石灰，
反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為0. 9MPa，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，經(jīng)過脫鋁之后，可以將赤泥中的
鋁硅比降低到0. 16，料漿經(jīng)過液固分離之后，液相可用于溶出下一批鋁土礦； 6.將脫鋁后的赤泥與水混合后，在16(TC下脫鈉1. 5小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 45MPa，赤
泥再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. 13，可用于制造水泥。 實(shí)施例6 用本發(fā)明的利用中低品位一水硬鋁石型鋁土礦清潔生產(chǎn)氧化鋁的方法，仍以如表 2所述的河南鞏義某鋁土礦作為原料進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過程，其生產(chǎn)過程如圖2所示，包 括 1.將實(shí)施例5的脫鋁循環(huán)液，用NaOH溶液調(diào)配至NaOH濃度為60%，與74 150 ii m的河南鞏義某鋁土礦混合，在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶出反應(yīng)，鋁土礦與氫氧化鈉溶液的質(zhì) 量配比為1 : 3，溶出反應(yīng)溫度為18(TC，反應(yīng)壓力為0. 5MPa，溶出時(shí)間為2小時(shí)，得到含鋁 酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物，進(jìn)入溶液中的氧化鋁的相對(duì)溶出率為98. 5% ;
2.將溶出后含礦渣的混合物進(jìn)行過濾，得到的固相為礦渣，液相為含鋁酸鈉的堿 液； 3.將溶出礦漿濾液冷卻至9(TC進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶6小時(shí)，過濾得到的固相為水合鋁 酸鈉晶體，液相為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液； 4.用實(shí)施例5中的氫氧化鋁洗水、2/5的氫氧化鋁種分母液、1/4的脫鈉液和終泥洗水，溶解水合鋁酸鈉晶體，調(diào)和得到Na20濃度為150g/L， a k為1. 5的鋁酸鈉溶液，然后 按固含量為100g/L加入拜爾法赤泥，進(jìn)行脫硅過程，脫硅反應(yīng)溫度為ll(TC，反應(yīng)壓力為常 壓，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，經(jīng)過脫硅步驟后，液相硅量指數(shù)為225 ; 5.將脫硅后的溶液冷卻過濾后，濾液在6(TC進(jìn)行種分反應(yīng)，得到氫氧化鋁，再將 氫氧化鋁用軟水進(jìn)行洗滌、煅燒，得到符合一級(jí)品要求的冶金氧化鋁產(chǎn)品；
6.將水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液，用氫氧化鈉溶液調(diào)配至Na0H濃度為60X的 堿液，然后與溶出后過濾分離出的赤泥混合，加入按照CaO與赤泥中Si02物質(zhì)的量之比為 2 : l計(jì)量的消化石灰，反應(yīng)溫度為20(TC，反應(yīng)壓力為0.9MPa，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，經(jīng)過脫 鋁之后，可以將赤泥中的鋁硅比降低到O. 15，料漿經(jīng)過液固分離之后，液相仍可用于溶出下 一批鋁土礦；； 7.將脫鋁后的赤泥與水混合后，在18(TC下脫鈉1. 5小時(shí)，反應(yīng)壓力為0. 65MPa，赤 泥再經(jīng)過最后的水洗步驟，赤泥中的鈉硅比為0. 16，可用于制造水泥。
1權(quán)利要求
一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下的步驟1)將磨細(xì)的鋁土礦與40～60wt％堿溶液以質(zhì)量比1∶2～1∶5混合，進(jìn)行溶出反應(yīng)，得到一溶出漿液，其為含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物；2)將步驟1)得到的溶出漿液調(diào)配至溶液中堿的濃度為40～70wt％，冷卻至45～110℃，恒溫下結(jié)晶，固液分離，得到濾渣為水合鋁酸鈉晶體與礦渣的混合物，濾液為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母液；3)將步驟2)得到的濾渣加入水或稀堿液，直至溶液中Na2O的濃度為100～200g/L以溶解濾渣中的水合鋁酸鈉晶體，然后在100～120℃和0～0.1MPa下反應(yīng)進(jìn)行脫硅，過濾，得到濾液和赤泥；4)將步驟3)得到的濾液進(jìn)行種分得到氫氧化鋁，濾出氫氧化鋁，再進(jìn)行洗滌、煅燒，得到所需的氧化鋁產(chǎn)品；5)將步驟2)得到的濾液，或者濃度為40～60％的氫氧化鈉溶液，或者是二者的混合物，與步驟3)脫硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO與赤泥中的SiO2的物質(zhì)的量之比為1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反應(yīng)，以脫除赤泥中的氧化鋁；反應(yīng)后的料漿進(jìn)行液固分離，得到的溶液返回步驟1)中用作進(jìn)行鋁土礦溶出反應(yīng)的堿溶液；6)將步驟5)中液固分離得到的濾渣-脫鋁赤泥，與水或稀堿液以液固質(zhì)量比為4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa下進(jìn)行脫鈉反應(yīng)；反應(yīng)后的料漿進(jìn)行液固分離，得到脫鈉液和終泥；所述稀堿液為1/2～4/5質(zhì)量分?jǐn)?shù)的終泥洗水和1/4～3/4質(zhì)量分?jǐn)?shù)的脫鈉液混合而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟l)中的鋁土礦為鋁硅比3 7的一水硬鋁石型鋁土礦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟l)中的溶出反應(yīng)的溫度為150 20(TC，溶出反應(yīng)的壓力為0 0. 75MPa，溶出反應(yīng)的時(shí)間為0. 5 3小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟4)得到的氫氧化鋁洗水和種分母液分別返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟6)得到的脫鈉液返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程；所述步驟6)得到的終泥用水洗滌后用作制備水泥的鈣硅渣，終泥洗水返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟3)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合鋁酸鈉晶體的過程。
6. —種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下的步驟1) 將磨細(xì)的鋁土礦與40 60wt^堿溶液以質(zhì)量比1 : 2 1 : 5混合，進(jìn)行溶出反應(yīng)，得到一溶出漿液，其為含鋁酸鈉的溶出液與礦渣的固液混合物；2) 將步驟1)得到的溶出漿液進(jìn)行固液分離，得到含鋁酸鈉的溶出液和礦渣；3) 將步驟2)得到的溶出液調(diào)配至溶液中堿的濃度為40 70wt^，冷卻至45 ll(TC，恒溫下結(jié)晶，固液分離，得到的濾渣為水合鋁酸鈉晶體，濾液為水合鋁酸鈉晶體的結(jié)晶母 液；4) 將步驟3)得到的水合鋁酸鈉晶體與步驟2)中的礦渣合并，或與體系中的循環(huán)赤泥 合并，然后加入水或稀堿液直至溶液中Na20的濃度為100 200g/L以溶解其中的水合鋁 酸鈉晶體，然后在100 12(TC和0 0. lMPa下反應(yīng)4小時(shí)進(jìn)行脫硅，過濾，得到濾液和赤 泥；5) 將步驟4)得到的濾液進(jìn)行種分得到氫氧化鋁，濾出氫氧化鋁，再進(jìn)行洗滌、煅燒，得 到所需的氧化鋁產(chǎn)品；6) 將步驟3)得到的濾液，或者濃度為40 60%的新鮮氫氧化鈉溶液，或者二者的混 合物，與步驟4)脫硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的Ca0與赤泥中的Si02的物質(zhì)的量 之比為l : 1 2 : 1的比例加入消化石灰，在170 23(TC和0. 5 1.2MPa下反應(yīng)，以脫 除赤泥中的氧化鋁；反應(yīng)后的料漿進(jìn)行液固分離，得到的溶液返回步驟1)中用作進(jìn)行鋁土 礦溶出反應(yīng)的堿溶液；7) 將步驟6)中液固分離得到的濾渣-脫鋁赤泥，與水或稀堿液以液固質(zhì)量比為 4 : 1 6 : 1混合，于100 19(TC和0 0. 7MPa反應(yīng)以進(jìn)行脫鈉反應(yīng)；反應(yīng)后的料漿進(jìn) 行液固分離，得到脫鈉液和終泥；所述稀堿液為1/2 4/5質(zhì)量分?jǐn)?shù)的終泥洗水和1/4 3/4質(zhì)量分?jǐn)?shù)的脫鈉液混合而成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟1)中的 鋁土礦為鋁硅比3 7的一水硬鋁石型鋁土礦。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟1)中的 溶出反應(yīng)的溫度為150 20(TC，溶出反應(yīng)的壓力為0 0. 75MPa，溶出反應(yīng)的時(shí)間為0. 5 3小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟5)得到 的氫氧化鋁洗水和種分母液分別返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶解水合 鋁酸鈉晶體的過程。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于所述步驟7)得 到的脫鈉液返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中 溶解水合鋁酸鈉晶體的過程；所述步驟7)得到的終泥用水洗滌后用作制備水泥的鈣硅渣， 終泥洗水返回用于再次進(jìn)行脫鈉，或者返回步驟4)作為稀堿液的一部分用于從濾渣中溶 解水合鋁酸鈉晶體的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法采用了高分子比氫氧化鈉溶液，可以在低溫常/低壓下從難溶的-水硬鋁石型鋁土礦高效提取氧化鋁，操作條件溫和，實(shí)際溶出率高達(dá)90％以上；溶出后含礦渣的懸浮液經(jīng)過閃蒸冷卻后結(jié)晶析出水合鋁酸鈉晶體后，用水或稀堿液溶解后經(jīng)脫硅、種分和煅燒得到滿足冶金級(jí)要求的氧化鋁；礦渣經(jīng)水合鋁酸鈉結(jié)晶母液脫鋁后，再經(jīng)脫鈉過程，有效地降低了赤泥中的氧化鈉和氧化鋁含量，使得得到的赤泥物相組成與堿含量等主要指標(biāo)滿足生產(chǎn)水泥的原料要求，同時(shí)降低了堿液損失量，提高了鋁土礦的資源利用率；脫鋁后的溶出液可以循環(huán)用于溶出鋁土礦，大大提高了工業(yè)的可操作性。
文檔編號(hào)C01F7/14GK101746795SQ200810227930
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者孫旺, 張亦飛, 張懿, 曹紹濤, 鄭詩禮, 鐘莉 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所