專利名稱:鹽酸聯(lián)堿法生產(chǎn)氧化鋁工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的工藝方法,特別是適用于從高鋁、高硅、低鐵的鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。
鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁的主要原料。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)氧化鋁主要是采用傳統(tǒng)的堿法工藝,如拜爾法、燒結(jié)法、聯(lián)合法等。其工藝主要是將礦石加純堿燒結(jié),然后用氫氧化鈉溶出,經(jīng)高壓脫硅、碳化或種分,形成氫氧化鋁晶體,再經(jīng)洗滌、焙燒而得到α氧化鋁(α-Al2O3),即冶煉用氧化鋁。
由于現(xiàn)有生產(chǎn)氧化鋁的傳統(tǒng)工藝方法,其生產(chǎn)過(guò)程主要為脫硅過(guò)程,鋁土礦中含硅量越高(即鋁硅比越低),生產(chǎn)條件將越困難,而且使用價(jià)格較貴的純堿用量越多,使產(chǎn)品成本增高。同時(shí),目前用堿法工藝生產(chǎn)氧化鋁所使用的礦石都是高品位的鋁土礦,其鋁硅比一般都在3.5以上。而自然界中高鋁硅比的鋁土礦儲(chǔ)量是有限的,我國(guó)分布很廣的含鋁礦石大都是低品位鋁土礦,即鋁硅比低的礦石。
本發(fā)明的目的是要提供一種新的生產(chǎn)氧化鋁的工藝方法,不但適用于高鋁硅比的礦石,而且也適用于低鋁硅比的礦石,特別是高鋁、高硅、低鐵的礦石,并降低產(chǎn)品成本,從而為我國(guó)發(fā)展煉鋁工業(yè)提供更充足的原料。
本發(fā)明的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明采用鹽酸聯(lián)堿法生產(chǎn)氧化鋁的新工藝,以鹽酸為溶出介質(zhì),礦石細(xì)碎成粉狀(120~150目)后,經(jīng)700~800℃焙燒,在高壓搪瓷反應(yīng)罐中加鹽酸HCl反應(yīng),生成堿式鋁鹽Al2(OH)5Cl,經(jīng)分離脫硅。將堿式鋁鹽蒸濃焙燒至700~800℃,得γ狀氧化鋁γ-Al2O3,溶解于氫氧化鈉Na(OH)溶液中,形成偏鋁酸鈉NaAl(OH)2溶液。加氫氧化鋁Al(OH)種子,分解得氫氧化鋁晶體。經(jīng)分離、洗滌、脫堿、焙燒至1100℃,即得α狀氧化鋁α-Al2O3,即冶煉用氧化鋁。
傳統(tǒng)的生產(chǎn)氧化鋁的堿法工藝(燒結(jié)法、拜爾法等),只適宜大型化生產(chǎn)和使用高品位的鋁土礦。本發(fā)明的工藝方法既適宜于大型化生產(chǎn),也適宜于小型化生產(chǎn),特別是適用于高鋁、高硅、低鐵的礦石,擴(kuò)大了鋁土礦的來(lái)源,變廢為寶。而且用本發(fā)明的工藝方法生產(chǎn)氧化鋁,省去了反復(fù)的高壓脫硅過(guò)程,可顯著減少投資,降低氧化鋁的生產(chǎn)成本,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
下面結(jié)合具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
鋁土礦在礦山經(jīng)水洗后,用顎式破碎機(jī)粗碎到10~15Cm直徑,再用顎式破碎機(jī)細(xì)碎至2~3Cm直徑。然后用雷蒙干磨機(jī)細(xì)磨至粒度120~150目。
將礦粉在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焙燒,分解出一水硬鋁石中的結(jié)晶水,改變?chǔ)?Al2O3礦石晶格,使之易與鹽酸反應(yīng),降低反應(yīng)溫度,提高反應(yīng)速度。為避免焙燒時(shí)混入雜質(zhì)和耗能太多,燃料采用一氧化碳。焙燒溫度保持在700~800℃,燒成的熟料要求不含結(jié)晶水,無(wú)灼燒失重。
經(jīng)過(guò)焙燒的熟料,以鹽酸為溶出介質(zhì),在高壓搪瓷反應(yīng)罐中進(jìn)行反應(yīng),得到赤泥與堿式鋁鹽溶液混合物料漿。反應(yīng)所用鹽酸為9~10%濃度,要求保持70~90℃溫度,反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)。反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)溶液為25~27°Be′,PH=4~4.2,原料比Al/Cl(摩爾比)=54/35.5,重量比=1.5/1,以百分比計(jì)Al2O3/HCl=79.4/20.6%。各種類型礦石中的氧化鋁與鹽酸反應(yīng)以堿式鋁鹽形式轉(zhuǎn)入溶液中
反應(yīng)完全的堿式鋁鹽溶液中含氯(Cl)7.6~8.5%,Al2O317~19%,溶液為23~31°Be′。
在鋁土礦中以高嶺石、石英石形式存在的氧化硅,也依其礦物形式與鹽酸不起反應(yīng),故反應(yīng)物經(jīng)分離棄去赤泥也是“脫硅”。礦物中除主要含鋁、硅外,也含少量的鐵、鈦、鈣、鎂等雜質(zhì)。鐵礦物與鹽酸反應(yīng)形成FeCl,但當(dāng)堿式鋁鹽反應(yīng)到終點(diǎn)時(shí)鐵還原沉淀,故鐵不存在于堿式鋁鹽中。鈦礦物質(zhì)與鹽酸不發(fā)生反應(yīng)。鈣與鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣(CaCl)、氯化鎂(MgCl)而進(jìn)入堿式鋁鹽溶液中。因氯化鈣、氯化鎂在溶液中的溶解度很大,采用置換反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化成溶解度小的硫酸鈣、硫酸鎂,在分離過(guò)程中離去。此置換反應(yīng)在堿式鋁鹽反應(yīng)終點(diǎn)進(jìn)行,而后放料,過(guò)濾后同赤泥一并離去。
采用酸浸法對(duì)赤泥料漿進(jìn)行分離與洗滌后,便得到純凈的堿式鋁鹽溶液。將堿式鋁鹽溶液在搪瓷蒸餾器中進(jìn)行蒸濃,棄去溶液中多余水份,使堿式鋁鹽得到含水不大于60%的濃度。而后經(jīng)澄清槽兩次澄清,送分解窯中在700~900℃下焙燒,得γ-Al2O3。分解出的HCl回收循環(huán)使用。
用氫氧化鈉溶解γ-Al2O3可得到飽合偏鋁酸鈉溶液NaAl(OH2)。溶解化合過(guò)程需在150~180℃下進(jìn)行,氫氧化鈉濃度為20~25%,每升氫氧化鈉需投入120~170gγ-Al2O3,工作壓力為4~6Atm。
溶出設(shè)備采用由幾臺(tái)溶出器串成溶出器組,用高壓蒸氣直接或間接加熱。間接加熱的溶出器為內(nèi)裝有立管式或蛇管式加熱器,內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置。運(yùn)行時(shí)保持溶液3~4m/s流速。鋁酸鈉加種子分解,從過(guò)飽合鋁酸鈉溶液中折出氫氧化鋁是不可逆過(guò)程。在生產(chǎn)中只有外加氫氧化鋁晶種后,鋁酸鈉溶液才能以工業(yè)要求速度分解
實(shí)驗(yàn)證明,其分解原液成分Al2O3100~150g/l,初溫75~90℃,終溫50~60°,種子系數(shù)1.0~1.5,連續(xù)分解,分解時(shí)間30小時(shí),分解率40~50%,產(chǎn)品為砂狀氧化鋁。加種子分解所用設(shè)備為分解槽和平盤過(guò)慮機(jī)等。
鋁酸鈉溶液加種子分解所得的氫氧化鋁是多晶結(jié)合體,通常含有12~14%附著水。將這種氫氧化鋁送入帶冷卻機(jī)的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行鍛燒即可得到冶煉用α-Al2O3。鍛燒時(shí)將發(fā)生附著水蒸發(fā),氫氧化鋁結(jié)構(gòu)水的脫去和相變。在氫氧化鋁經(jīng)鍛燒脫水到轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3之前,要經(jīng)過(guò)一系列的中間相,其轉(zhuǎn)變過(guò)程與原始?xì)溲趸X的粒度和加熱條件有關(guān)
權(quán)利要求
1.一種從含鋁礦物中生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于以鹽酸為溶出介質(zhì),礦石細(xì)碎成120~150目粒度后,經(jīng)700~800℃培燒,在高壓搪瓷反應(yīng)罐中加鹽酸反應(yīng),生成堿式鋁鹽,經(jīng)分離脫硅,蒸濃焙燒至700~800℃,得γ氧化鋁,溶解于氫氧化鈉溶液中,形成偏鋁酸鈉溶液,加氫氧化鋁種子,分解得氫氧化鋁晶體,再經(jīng)分離、洗滌、脫堿、焙燒至1100℃,即得α氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氧化鋁的方法,其特征在于鹽酸為9~10%濃度,保持70~90℃,反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明適用于處理分布很廣的高鋁、高硅、低鐵的礦石生產(chǎn)氧化鋁。以鹽酸為溶出介質(zhì),將經(jīng)焙燒處理的含鋁礦物加鹽酸進(jìn)行反應(yīng),得到堿式鋁鹽Al
文檔編號(hào)C01F7/22GK1065255SQ91101728
公開(kāi)日1992年10月14日 申請(qǐng)日期1991年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月23日
發(fā)明者李柏勛, 馮振普 申請(qǐng)人:李柏勛