生產(chǎn)氧化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶金，特別涉及生產(chǎn)氧化鋁的酸性方法，并可用于處理低級含鋁儲料。所述生產(chǎn)氧化鋁的方法包括：燒制含鋁原料；用鹽酸處理產(chǎn)物；通過用氣態(tài)氯化氫使澄清的氯化物溶液飽和而使氯化鋁鹽析；煅燒氯化鋁以便生產(chǎn)氧化鋁；并且將母液熱水解，其中氯化氫返回到酸處理階段并被鹽析。為了提高氧化鋁的品質(zhì)并降低能耗，將在鹽析過程中沉淀的氯化鋁用氫氧化銨進(jìn)行處理，將產(chǎn)生的殘留物送去煅燒，并且將氯化銨溶液與含鋁原料在后者被燒制之前或燒制過程期間進(jìn)行混合，將燒制期間析出的氨溶解在水中，并且將產(chǎn)生的氫氧化銨送去處理氯化鋁。氯化銨溶液在與含鋁原料混合之前可通過蒸發(fā)進(jìn)行分階段濃縮(重復(fù)使用加熱蒸汽)。在通過蒸發(fā)濃縮氯化銨時(shí)析出的氯化銨可與含鋁原料混合。
【專利說明】生產(chǎn)氧化鋁的方法
[0001]本發(fā)明涉及冶金，具體而言涉及生產(chǎn)氧化鋁并可用于處理低級含鋁原材料的酸性方法。
[0002]已知一種鹽酸氧化鋁生產(chǎn)方法，其包括:對預(yù)煅燒的原材料進(jìn)行酸處理，蒸發(fā)澄清的氯化物溶液同時(shí)使六水合氯化鋁(AlCl3.6Η20)結(jié)晶，然后將其煅燒為氧化物，其被作者稱為“粗氧化鋁”(有色金屬冶金學(xué)家手冊:氧化鋁生產(chǎn)工藝[俄羅斯]Metallurgiya:Moscow, 1970, 236-237頁)，因?yàn)殍F和其他雜質(zhì)(除娃之外)的含量高。此中間材料隨后通過常規(guī)堿拜耳法處理以去除鐵和其他雜質(zhì)，從而生產(chǎn)冶煉級氧化鋁。
[0003]所述方法的缺陷包括工藝設(shè)計(jì)過于復(fù)雜、其實(shí)現(xiàn)期間的總能耗高、從酸循環(huán)至堿循環(huán)的氯迀移以及與其相關(guān)的額外堿損耗(多至36kg/噸氧化鋁?37kg/噸氧化鋁)。這些是所述方法沒有工業(yè)應(yīng)用的原因。
[0004]與所要求包含的方法最接近的是通過鹽酸浸取由高二氧化硅礬土生產(chǎn)氧化鋁的方法，所述方法涉及:在至多700°C的溫度煅燒含鋁原材料；將其用鹽酸進(jìn)行處理；通過用氣態(tài)氯化氫使澄清的氯化物溶液飽和而使氯化鋁鹽析；煅燒氯化鋁以生產(chǎn)氧化鋁；并且在酸處理和鹽析步驟中進(jìn)行母液熱水解并回收氯化氫(Eisner D.，Jenkins D.H.和Sinha
H.N.Alumina via hydrochloric acid leaching of high silica bauxites-processdevelopment.Light metals, 1984, 411-426 頁)0
[0005]根據(jù)所述方法，通過用氣態(tài)氯化氫鹽析將六水合氯化鋁從溶液中分離，其允許簡化工藝設(shè)計(jì)、通過拜耳法配送并且降低電力費(fèi)用。然而，最終產(chǎn)品中雜質(zhì)(特別是氯和鐵)的含量比冶煉級氧化鋁的允許限度高2至3倍。
[0006]所述方法的缺點(diǎn)還包括通過利用在熱水解氯化鐵和其它雜質(zhì)氯化物期間閃蒸循環(huán)水而維持工藝循環(huán)內(nèi)的水平衡的高耗能方法。
[0007]通過從含有氯化鐵和其它雜質(zhì)金屬的溶液中鹽析出AlCl3.6H20，幾乎不能確保最終產(chǎn)品的高純度；此種產(chǎn)品的煅燒是最耗能的過程。六回合氯化鋁在1100?1200°C煅燒期間的熱能消耗為15GJ/噸所獲氧化鋁。此外，在煅燒期間，非常難以消除殘留氯，其在由氧化鋁電解生產(chǎn)鋁期間具有非常不利的影響。
[0008]本發(fā)明基于包括以下的目的:開發(fā)一種由低級原材料生產(chǎn)冶煉級氧化鋁的方法，其允許處理低級的高二氧化硅礦和廢物。
[0009]技術(shù)結(jié)果是改進(jìn)氧化鋁質(zhì)量和減少能量使用。
[0010]以上技術(shù)結(jié)果如下實(shí)現(xiàn):在所述氧化鋁生產(chǎn)方法中，包括:燒制含鋁原料；用鹽酸處理產(chǎn)物；通過用氣態(tài)氯化氫使澄清的氯化物溶液飽和而使氯化鋁鹽析；煅燒氯化鋁以便生產(chǎn)氧化鋁；并且將母液熱水解同時(shí)氯化氫返回到酸處理和鹽析階段；用氨水處理在鹽析過程中沉淀的氧化鋁；將所得沉淀送去煅燒，并且將氯化銨溶液與所述含鋁原材料在其燒制之前或燒制期間進(jìn)行混合；將燒制期間釋放的氨溶解在水中；將所得氨水送去處理氯化銷O
[0011]氯化銨溶液在與含鋁原材料混合前可通過重復(fù)使用加熱蒸汽而進(jìn)行分階段蒸發(fā)。
[0012]蒸發(fā)期間釋放的氯化銨可以與含鋁原材料混合。
[0013]在用氨水處理AlCl3.6Η20晶體期間，氯化鋁通過從鐵化合物中解附和洗出到氯化錢母液中而假晶轉(zhuǎn)化(pseudomorphic transformat1n)為部分脫水的氫氧化銷--勃姆石(AlOOH)，其隨后可通過用水洗滌而輕易去除。因此，存在對氫氧化鋁的額外凈化。固相的粒徑基本上不改變。
[0014]勃姆石煅燒僅需2.15GJ熱能/I噸所獲氧化鋁。
[0015]在用氨水處理六水合氯化鋁期間，形成氯化銨溶液，其與鹽酸溶液相比，對儀器沒有強(qiáng)腐蝕性影響，并且可以在常規(guī)蒸發(fā)器組中逐步蒸發(fā)(通過重復(fù)使用加熱蒸汽的蒸汽加熱)，其廣泛用于礦物鹽和肥料工業(yè)，并且當(dāng)將引入到洗滌“s1-stoff (廢物)”的工藝循環(huán)中的所有水送去熱水解時(shí)，上述方式與依照現(xiàn)有技術(shù)的閃蒸水相比產(chǎn)生了 2?3倍的能耗節(jié)約。
[0016]通過在燒制操作前一刻添加蒸發(fā)的溶液可有效地進(jìn)行氯化銨回收。還可以在蒸發(fā)溶液過程中以晶體形式分離的氯化銨回收。
[0017]在溫度高于196°C時(shí)，氯化銨分解為氣態(tài)氯化氫和氨。氯化氫與原材料的組分(主要是與鐵)反應(yīng)，并且形成相應(yīng)的氯化物。釋放的氨可被水吸收并且以水溶液的形式被送去處理AlCl3.6H20晶體。
[0018]憑借其化學(xué)性質(zhì)，將鋁提取到溶液中主要出現(xiàn)在鹽酸處理階段。由于燒制期間發(fā)生原材料的部分氯化，對鹽酸處理階段的負(fù)載較少。
[0019]因此，這種生產(chǎn)氧化鋁的方法實(shí)現(xiàn)了氯化氫(鹽酸)回收和氨回收，其將試劑和熱能的消耗最小化。
[0020]通過氧化鋁生產(chǎn)工藝圖闡明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
[0021]生產(chǎn)氧化鋁的方法如下進(jìn)行:
[0022]將與氯化銨混合的含鋁原材料送去燒制，其中所述原材料經(jīng)受部分熱活化，并且氯化銨經(jīng)受分解。氯化氫與原材料的氧化物組分反應(yīng)，并且游離氨被水吸收以形成氨水。由此，原材料通過燒制-氯化階段。
[0023]之后，為了將有價(jià)值的組分全部轉(zhuǎn)移至溶液中，將燒制的原材料用鹽酸進(jìn)行處理以產(chǎn)生漿料，其被分離(例如，通過過濾)為固相(主要包含二氧化硅的廢棄的“SiStoff")和氯化物溶液，其中主要目標(biāo)組分是鋁。通過將氣態(tài)氯化氫引入溶液中進(jìn)行鋁的分離；氯化氫置換(鹽析)出晶體形式的六水合氯化鋁(其經(jīng)歷了來自燒制-氯化階段的氨水的進(jìn)一步處理(中和))，并且形成部分脫水的氫氧化鋁(勃姆石)和氯化銨溶液。將勃姆石送去燒制以生產(chǎn)商業(yè)氧化鋁。在鹽析六水合氯化鋁之后，母液進(jìn)入熱水解階段，其中形成其他金屬的氫氧化物和氧化物(主要是赤鐵礦)，并且鹽酸同時(shí)作為水溶液和氣態(tài)氯化氫再生且返回至酸性處理和六水合氯化鋁鹽析階段。
[0024]將氯化銨溶液送去多步蒸發(fā)，其中重復(fù)使用加熱蒸汽。
[0025]通過具體實(shí)例闡明這種生產(chǎn)氧化鋁的方法:
[0026]將稱量的(10g)原材料與稱量的(200g)氯化銨混合，所述原材料含以下主要組分(％ ):A120331.5 ；Si025.7 ；Fe20335.2 ；Ti028.5 ；CaO 0.22 ；MgO 0.2 ；Na20 0.25 ；K200.15 ；V2050.1 ；Cr2030.12 ；S030.25 ;其它雜質(zhì)17.2。將混合物置于至多加熱至300°C的實(shí)驗(yàn)室管式爐中并于其中保持3小時(shí)。將排出的氣態(tài)氨通過水層。將燒制的材料在98°C的20%鹽酸中溶解3小時(shí)。過濾所得漿料，并且通過用氣態(tài)氯化氫鹽析而從澄清的溶液中結(jié)晶出六水合氯化鋁。用氨水處理過濾的晶體。根據(jù)X射線衍射分析結(jié)果，以此方式生產(chǎn)的固相是無雜質(zhì)的勃姆石(AlOOH)。將用水洗滌的勃姆石在1200°C的馬弗爐中煅燒以生產(chǎn)氧化鋁，其化學(xué)和顆粒組成滿足冶煉級氧化鋁(G-O)的要求。
[0027]在鹽析六水合氯化鋁之后，溶液經(jīng)受熱水解以便分離氧化物形式的鐵、鈦及其它少量雜質(zhì)并且以鹽酸溶液形式再生氯化氫和以氣態(tài)氯化氫形式部分再生氯化氫。將用氨處理AlCl3.6H20晶體后形成的氯化銨溶液蒸發(fā)以分離氯化銨晶體，其也被認(rèn)為是回收產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)氧化鋁的方法，其包括:燒制含鋁原材料，用鹽酸處理所述材料，通過用氣態(tài)氯化氫使經(jīng)澄清的氯化物溶液飽和而使氯化鋁鹽析，煅燒氯化鋁以生產(chǎn)氧化鋁，并且將母液熱水解同時(shí)氯化氫返回到酸處理和鹽析階段；所述方法的特征在于，用氨水處理在鹽析過程中沉淀的氧化鋁，將所得沉淀送去煅燒，并且將氯化銨溶液與所述含鋁原材料在其燒制之前或燒制期間進(jìn)行混合，將燒制期間釋放的氨溶解在水中，并且將所得氨水送去處理氯化鋁。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化銨溶液在與所述含鋁原材料混合之前通過重復(fù)使用加熱蒸汽而進(jìn)行分階段蒸發(fā)。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)期間釋放的氯化銨與所述含鋁原材料混入口 ο
【文檔編號】C01F7/20GK104507867SQ201280074790
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】A·S·森尤塔, A·V·帕諾夫 申請人:俄羅斯工程技術(shù)中心