一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氧化鋁生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法。其步驟是將破碎后鋁土礦、鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合后于100～280℃下進(jìn)行一次鈣化轉(zhuǎn)型溶出，溶出后的母液經(jīng)粗液精制及分解后直接返回溶出過程循環(huán)使用。鈣化渣經(jīng)碳化轉(zhuǎn)型后二次低溫溶鋁，二次溶出的鋁酸鈉溶液經(jīng)過含鈣礦物沉鋁后得到鋁酸鈣，鋁酸鈣返回一次鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用。二次低溫溶鋁得到的尾渣的主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣，可直接用于水泥工業(yè)。本方法取消了現(xiàn)有鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁過程的蒸發(fā)工序，大幅度降低了生產(chǎn)過程的能耗，并在提高氧化鋁回收率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了尾渣的無害化利用，是一種節(jié)能環(huán)保的氧化鋁生產(chǎn)方法。
【專利說明】一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氧化鋁生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法。
技術(shù)背景
[0002]鋁是我國有色金屬冶金行業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)，截止2013年，我國原鋁產(chǎn)能達(dá)到1800萬噸，氧化鋁產(chǎn)能接近4000萬噸，列世界首位。與我國高速發(fā)展的鋁工業(yè)相比，我國的鋁土礦資源儲量并不大，且多為高鋁、高硅、低鋁硅比的一水硬鋁石型鋁土礦。使用一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁過程的能耗遠(yuǎn)高于國外三水鋁石生產(chǎn)過程。其原因在于:
[0003](I) 一水硬鋁石的拜耳法溶出過程需要的溫度(普遍在260°C以上)以及苛性堿濃度(240g/L左右)較高，導(dǎo)致溶出過程能耗較高，可占氧化鋁生產(chǎn)過程的30%以上；[0004](2)由于溶出產(chǎn)生的偏鋁酸鈉溶液很難在高堿度的情況下分解，因此分解時(shí)需將溶出母液的堿濃度稀釋至170g/L以下，經(jīng)分解過，相對濃度較低的溶出母液還需要經(jīng)過蒸發(fā)過程才可以返回拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程循環(huán)使用，蒸發(fā)過程的能耗可占生產(chǎn)過程的40%左右。
[0005]另外，隨著我國氧化鋁工業(yè)的高速發(fā)展，伴隨生產(chǎn)過程產(chǎn)生的赤泥量也逐年增大，赤泥中由于堿含量較高而難以被大規(guī)模的利用，因此多采用直接堆存的方式處理，2013年，我國赤泥排放量達(dá)到近5000萬噸。
[0006]近年來，我國鋁工業(yè)者針對如何降低氧化鋁生產(chǎn)過程的能耗以及拜耳法赤泥綜合利用進(jìn)行了大量的研究工作，如中國鋁業(yè)股份有限公司陳湘清等人發(fā)明的“一種鋁土礦選礦脫硅方法，申請?zhí)?201210262148”是采用浮選脫硅的方式提高鋁土礦的鋁硅比以降低拜耳法溶出過程的能耗，該方法是將粗選后的底流進(jìn)行分級，將分級得到的粗粒級產(chǎn)物進(jìn)行磨礦后，入粗選流程進(jìn)行二次粗選脫硅；分級得到的細(xì)粒級產(chǎn)物給入掃選流程進(jìn)行浮選脫硅，采用該方法浮選氧化鋁回收率大于80% ；
[0007]中國鋁業(yè)股份有限公司的李迎春等發(fā)明的“一種氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收過程的防結(jié)疤方法，申請?zhí)?201010265999”的特征在于其回收過程的氣液交換塔的水系統(tǒng)采用獨(dú)立自循環(huán)方式，生產(chǎn)的熱水再通過間接換熱設(shè)備，與生產(chǎn)用戶所需水進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)直接換熱系統(tǒng)用水與用戶水分開的目的。本發(fā)明的一種氧化鋁焙燒爐煙氣余熱回收過程的防結(jié)疤方法，在氧化鋁焙燒爐煙氣直接換熱回收余熱的工藝，可大大減緩系統(tǒng)結(jié)疤速度，提高回收系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率以及能源利用效率，從而保證回收工藝的正常運(yùn)行；
[0008]湖南晟通科技集團(tuán)有限公司發(fā)明的“一種對氧化鋁進(jìn)行預(yù)熱的料倉，申請?zhí)?201220035681”公開了一種對氧化鋁進(jìn)行預(yù)熱的料倉，所述料倉內(nèi)部設(shè)置有與料倉出料方向一致的打殼裝置，在所述打殼裝置與所述料倉內(nèi)壁之間，設(shè)置有煙氣回收管道。本方案使煙氣回收管道內(nèi)的高溫氣體與料倉內(nèi)的氧化鋁原料產(chǎn)生大面積的熱交換，從而加熱氧化鋁，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的；
[0009]昆明理工大學(xué)夏舉佩等人發(fā)明的“一種以赤泥和鎂渣為主材的免燒磚，申請?zhí)?201110209460”以赤泥和鎂渣為原料，經(jīng)原料預(yù)處理、混合、靜壓成型、碼坯、蒸汽養(yǎng)護(hù)等制磚工序，得到免燒磚。
[0010]上述專利技術(shù)均針對氧化鋁生產(chǎn)過程的節(jié)能降耗以及赤泥無害化利用展開，但都沒有達(dá)到徹底解決赤泥中含堿以及大幅度降低生產(chǎn)過程能耗的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決以上問題，本發(fā)明一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，該方法利用鋁酸鈣在拜耳法溶出體系中的活化作用，降低了拜耳法溶出過程所需的苛性堿濃度，使溶出母液無需稀釋即可達(dá)到分解要求，從而取消了傳統(tǒng)氧化鋁生產(chǎn)過程的蒸發(fā)工序，達(dá)到大幅度降低生產(chǎn)過程能耗的目的，并且解決了赤泥中堿鋁含量高的問題。
[0012]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案按以下步驟進(jìn)行:
[0013](I)鈣化轉(zhuǎn)型溶出
[0014]將破碎后的鋁土礦與鋁酸鈣或鋁酸鈣和石灰以及鋁酸鈉一次循環(huán)母液混合，于100~280°C溫度下進(jìn)行鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為15~60min ;反應(yīng)得到的溶出礦漿經(jīng)固液分離，得到鈣化渣以及氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為(1.5~2):1的鋁酸鈉一次溶出母液，鋁土礦中的含硅相全部轉(zhuǎn)化為水化石榴石進(jìn)入鈣化渣中；
[0015]其中，所述鋁酸鈣或鋁酸鈣和石灰與鋁土礦的質(zhì)量比為(0.2~1.2):1 ;
[0016]所述的鋁酸 鈉一次循環(huán)母液濃度為氧化鈉含量100~170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比(2.5~3.5):1 ；
[0017]所述的鋁酸鈉一次溶出母液為氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為(1.5~2):1的鋁酸鈉溶液；
[0018]鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)中，礦物中部分氧化鋁與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，該反應(yīng)如下:
[0019](Al2O3) +2Na0H+3H20 = 2NaAl (OH) 4(I)
[0020]鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)中，礦物中的含硅相全部轉(zhuǎn)化為水化石榴石進(jìn)入鈣化渣中，該反應(yīng)如下:
[0021]3Ca0.Al2O3.6H20+(SiO2) — 3Ca0.Al2O3.xSi02.(6_2x) H20+aq(2)
[0022]本步驟中，進(jìn)入一次溶出母液與進(jìn)入鈣化渣中的氧化鋁的比例與礦物中氧化硅的含量有關(guān)，氧化硅含量越高，進(jìn)入鈣化渣中的氧化鋁越多；
[0023]使用的鈣源為鋁酸鈣或鋁酸鈣和石灰的混合物，鈣化產(chǎn)物的結(jié)晶程度不同于單純使用石灰鈣化過程；
[0024](2) 一次溶出母液處理
[0025]將步驟(1)得到的一次溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及加氫氧化鋁晶種分解、析出氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁和分解母液，分解母液為氧化鈉含量為100~170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為(2.5~3.5):1的鋁酸鈉溶液，該分解母液返回步驟(1)作為一次循環(huán)母液循環(huán)使用；氫氧化鋁經(jīng)焙燒制備氧化鋁產(chǎn)品；
[0026]分解反應(yīng)為:
[0027]NaAl (OH) 4 — Al (OH) 3+NaOH(3)
[0028]焙燒反應(yīng)為:[0029]2A1 (OH) 3 — A1203+3H20(4)
[0030]經(jīng)分解后得到分解母液中氧化鈉含量為100~170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為(2.5~3.5):1，即為一次循環(huán)母液，可直接返回一次溶出反應(yīng)循環(huán)使用，無需經(jīng)過蒸發(fā)過程；
[0031](3)碳化轉(zhuǎn)型
[0032]將清水與鈣化渣按液固比(3~15):lmL/g在密閉容器中混合后，向密閉容器內(nèi)通入CO2,使密閉容器內(nèi)CO2氣體的分壓達(dá)到0.8~1.8MPa，再于90~150°C的條件下碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)10~240min，得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣以及氫氧化招的碳化洛，液相為水；
[0033]碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)如下:
[0034]3Ca0.Al2O3.XSiO2.(6_2x) H2O+(3_2x) CO2 — x Ca2S i O4+(3-2 x)CaC03+2Al (OH) 3+ (3_2x) H2O (5)
[0035]所述的碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)是以清水作為轉(zhuǎn)型介質(zhì)的，清水在轉(zhuǎn)型反應(yīng)中循環(huán)使用；
[0036](4)低溫溶鋁
[0037]將步驟(3)中得到的碳化渣采用氫氧化鈉濃度為50~150g/L的二次低溫溶鋁母液，在溶鋁溫度40~100°C以及溶鋁時(shí)間20~120min條件下提取碳化轉(zhuǎn)型渣中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為(4~15):lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0038]溶鋁主反應(yīng)如下:
[0039]Al (OH) 3+NaOH = NaAl (OH) 4 (6)
[0040]可將步驟(3)碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)和步驟(4)低溫溶鋁反應(yīng)進(jìn)行I~5次；
[0041] (5)沉鋁
[0042]步驟(4)產(chǎn)生的二次低溫溶出母液使用含鈣物料沉鋁的方式處理，其中含鈣物料中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為(1.3~2.5):1，在沉淀溫度20~90°C以及沉淀時(shí)間I~60min的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；
[0043]所述含鈣物料為含有氧化鈣的原料，包括石灰、鋁酸鈣、電石渣等；
[0044]反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回步驟I鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一次低溫溶鋁母液返回步驟4低溫溶鋁反應(yīng)循環(huán)使用。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:
[0046](I)本發(fā)明在鋁土礦的鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)中，采用低濃度的氫氧化鈉作為溶出溶液，而且全流程以濕法過程為主，從而取消了傳統(tǒng)氧化鋁生產(chǎn)過程的高濃度溶出溶液需稀釋后分解出氫氧化鋁，再將溶出溶液蒸發(fā)濃縮至高濃度的蒸發(fā)工序，從而大幅度的降低了生產(chǎn)過程的能耗，可降低能耗20%以上；
[0047](2)本發(fā)明中所述的轉(zhuǎn)型過程的主要目的是將中低品位含鋁原料中的含硅相完全轉(zhuǎn)化為水化石榴石相，即實(shí)現(xiàn)完全鈣化轉(zhuǎn)型，從而獲得低鈉堿含量的一次轉(zhuǎn)型渣；
[0048](3)通過本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法處理低品位含鋁原料，礦物中氧化鋁的總體收率可達(dá)90%~100%，溶出渣的鋁硅比可降至0.4以下，且鈉堿含量也可降至0.5%以下，礦物的氧化鋁提取率可較拜耳法提高15%以上，生產(chǎn)一噸氧化鋁的礦耗可降低20%左右；[0049](4)通過本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法處理鋁土礦，所得到的尾渣的主要礦相為硅酸鈣、碳酸鈣，可直接作為水泥工業(yè)的原料，從根本上解決赤泥占地污染環(huán)境等問題。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明所舉實(shí)施例采用鋁硅比為3.29的低品位鋁土礦為原料，鋁土礦成分按質(zhì)量百分比為:Α1203-54.14%, Si02-16.55%,Fe203-7.16%，余量為酌減水，TiO2 和雜質(zhì)；
[0051]本發(fā)明所舉實(shí)施例中采用的是低品位鋁土礦，本發(fā)明所述的生產(chǎn)內(nèi)容不局限于采用該類礦物，任何含氧化鋁礦物包括中高品位鋁土礦，霞石，長石，高嶺石，粉煤灰，明礬石，鐵鋁共生礦等均可采用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)；
[0052]本發(fā)明所舉實(shí)施例中所采用的CO2氣體是石灰燒制過程產(chǎn)生的CO2廢氣，但本發(fā)明所述的生產(chǎn)過程不限于使用該類氣體，任何含有CO2的氣體均可作為碳化轉(zhuǎn)型過程的原料；
[0053]本發(fā)明中所述的石灰是生石灰燒制的，但沉鋁反應(yīng)使用的鈣化原料并非局限于燒制的石灰，采用的原料可包括任何以氧化鈣為主成分的物料。
[0054]實(shí)施例1
[0055]將鋁土 礦破碎至-250 μ m后與鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合，在280°C以及反應(yīng)15min的鈣化轉(zhuǎn)型溶出條件下得到鈣化渣以及一次溶出母液，鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程中鋁酸鈣與鋁土礦的質(zhì)量比為1.2:1，采用的一次循環(huán)母液中氧化鈉含量為170g/L，一次循環(huán)母液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.5:1 ;
[0056]鈣化轉(zhuǎn)型溶出得到一次溶出母液的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為1.5:1，該溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及加氫氧化鋁晶種分解、析出的氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁以及氫氧化鋁以及氧化鈉含量為170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.5:1的一次分解母液，一次分解母液作為一次循環(huán)母液返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程循環(huán)使用，氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化
m-?ζ: 口
拓廣口口 ；
[0057]鈣化渣在CO2氣體分壓1.8Mpa，轉(zhuǎn)型溫度150°C的清水中發(fā)生碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)lOmin，清水與鈣化渣按液固比為10:lmL/g，生成主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁的碳化轉(zhuǎn)型渣；清水在該過程內(nèi)循環(huán)使用；
[0058]碳化轉(zhuǎn)型渣采用氫氧化鈉濃度為150g/L的二次低溫溶鋁母液在溶鋁溫度100°C以及溶鋁時(shí)間20min條件下提取其中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為10:lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0059]將上述碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)和低溫溶鋁反應(yīng)重復(fù)3次；
[0060]將反應(yīng)3次得到的二次低溫溶出母液使用石灰沉鋁的方式處理，其中石灰中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為1.3:1，在沉淀溫度90°C以及沉淀時(shí)間Imin的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一次低溫溶鋁母液返回低溫溶鋁過程循環(huán)使用。
[0061]得到的尾渣中的氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為0.28:1，氧化鈉含量為0.5%。
[0062]實(shí)施例2
[0063]將鋁土礦破碎至-250 μ m后與鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合，在100°C以及反應(yīng)60min的鈣化轉(zhuǎn)型溶出條件下得到鈣化渣以及一次溶出母液，鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程中鋁酸鈣和石灰與招土礦的質(zhì)量比為0.2:1，米用的一次循環(huán)母液中氧化鈉含量為100g/L,一次循環(huán)母液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為2.5:1 ;
[0064]鈣化轉(zhuǎn)型溶出得到的一次溶出母液的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為2:1，該溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及氫氧化鋁晶種分解、析出母液中的氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁以及氧化鈉含量為100g/L以及氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為2.5:1的一次分解母液，一次分解母液作為一次循環(huán)母液返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程循環(huán)使用，氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品;
[0065]鈣化渣在CO2氣體分壓0.8Mpa，轉(zhuǎn)型溫度90°C的清水中發(fā)生轉(zhuǎn)型反應(yīng)90min，清水與鈣化渣按液固比為3:lmL/g，生成主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁的碳化轉(zhuǎn)型渣；清水在該過程內(nèi)循環(huán)使用；
[0066]碳化轉(zhuǎn)型渣采用氫氧化鈉濃度為50g/L的二次低溫溶鋁母液在溶鋁溫度40°C以及溶鋁時(shí)間120min條件下提取其中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為15:lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0067]將上述碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)和溶鋁反應(yīng)重復(fù)5次；
[0068]將反應(yīng)5次得到的二次低溫溶出母液使用石灰沉鋁的方式處理，其中石灰中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為2.5:1，在沉淀溫度20°C以及沉淀時(shí)間60min的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一 次低溫溶鋁母液返回低溫溶鋁過程循環(huán)使用。
[0069]得到的尾渣中的氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為0.43:1，氧化鈉含量為0.72%。
[0070]實(shí)施例3
[0071]將鋁土礦破碎至-250 μ m后與鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合，在240°C以及反應(yīng)45min的鈣化轉(zhuǎn)型溶出條件下得到鈣化渣以及一次溶出母液，鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程中鋁酸鈣與鋁土礦的質(zhì)量比為0.5:1，采用的一次循環(huán)母液中氧化鈉含量為160g/L，一次循環(huán)母液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.0:1 ;
[0072]一次溶出母液的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為1.55:1，該溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及氫氧化鋁晶種分解、析出母液中的氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁以及氧化鈉含量為160g/L以及氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.0:1的一次分解母液，一次分解母液作為一次循環(huán)母液返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程循環(huán)使用，氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品；
[0073]鈣化渣在CO2氣體分壓1.2Mpa，轉(zhuǎn)型溫度120°C的清水中發(fā)生轉(zhuǎn)型反應(yīng)240min，清水與鈣化渣按液固比為15:lmL/g，生成主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁的碳化轉(zhuǎn)型渣；清水在該過程內(nèi)循環(huán)使用；
[0074]碳化轉(zhuǎn)型渣采用氫氧化鈉濃度為100g/L的二次低溫溶鋁母液在溶鋁溫度60°C以及溶鋁時(shí)間60min條件下提取其中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為4:lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0075]二次低溫溶出母液使用石灰沉鋁的方式處理，其中石灰中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為1.8:1，在沉淀溫度60°C以及沉淀時(shí)間15min的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一次低溫溶鋁母液返回低溫溶鋁過程循環(huán)使用。
[0076]得到的尾渣中的氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為0.45:1，氧化鈉含量為0.56%。
[0077]實(shí)施例4
[0078]將鋁土礦破碎至-250 μ m后與鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合，在220°C以及反應(yīng)30min的鈣化轉(zhuǎn)型溶出條件下得到鈣化渣以及一次溶出母液，鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程中鋁酸鈣與鋁土礦的質(zhì)量比為0.5:1，采用的一次循環(huán)母液中氧化鈉含量為150g/L，一次循環(huán)母液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.1:1。
[0079]一次溶出母液的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為1.6:1，該溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及氫氧化鋁晶種分解、析出母液中的氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁以及氧化鈉含量為150g/L以及氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為3.1:1的一次分解母液，一次分解母液作為一次循環(huán)母液返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程循環(huán)使用，氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品；[0080]鈣化渣在CO2氣體分壓1.0Mpa,轉(zhuǎn)型溫度130°C的清水中發(fā)生轉(zhuǎn)型反應(yīng)65min，清水與鈣化渣按液固比為7:lmL/g，生成主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁的碳化轉(zhuǎn)型渣；清水在該過程內(nèi)循環(huán)使用；
[0081]碳化轉(zhuǎn)型渣采用氫氧化鈉濃度為80g/L的二次低溫溶鋁母液在溶鋁溫度50°C以及溶鋁時(shí)間120min條件下提取其中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為6:lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0082]二次低溫溶出母液使用石灰沉鋁的方式處理，其中石灰中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為2.2:1，在沉淀溫度45°C以及沉淀時(shí)間30min的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一次低溫溶鋁母液返回低溫溶鋁過程循環(huán)使用。
[0083]得到的尾渣中的氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為0.36:1，氧化鈉含量為0.78%。
[0084]實(shí)施例5
[0085]將鋁土礦破碎至-250 μ m后與鋁酸鈣以及一次循環(huán)母液混合，在160°C以及反應(yīng)60min的鈣化轉(zhuǎn)型溶出條件下得到鈣化渣以及一次溶出母液，鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程中鋁酸鈣與鋁土礦的質(zhì)量比為0.8:1，采用的一次循環(huán)母液中氧化鈉含量為130g/L，一次循環(huán)母液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為2.8:1 ;
[0086]一次溶出母液的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為1.5:1，該溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及氫氧化鋁晶種分解、析出母液中的氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁以及氧化鈉含量為130g/L以及氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為2.8:1的一次分解母液，一次分解母液作為一次循環(huán)母液返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程循環(huán)使用，氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品；
[0087]鈣化渣在CO2氣體分壓1.4Mpa，轉(zhuǎn)型溫度100°C的清水中發(fā)生轉(zhuǎn)型反應(yīng)120min，清水與鈣化渣按液固比為12:lmL/g，生成主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁的碳化轉(zhuǎn)型渣；清水在該過程內(nèi)循環(huán)使用；
[0088]碳化轉(zhuǎn)型渣采用氫氧化鈉濃度為60g/L的二次低溫溶鋁母液在溶鋁溫度60°C以及溶鋁時(shí)間50min條件下提取其中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為12:lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液；
[0089]二次低溫溶出母液使用石灰沉鋁的方式處理，其中石灰中氧化鈣與母液中氧化鋁質(zhì)量比為2.0:1，在沉淀溫度30°C以及沉淀時(shí)間45min的反應(yīng)條件下得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液；反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回鈣化轉(zhuǎn)型溶出過程作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液作為一次低溫溶鋁母液返回低溫溶鋁過程循環(huán)使用。
[0090] 得到的尾渣中的氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為0.47:1，氧化鈉含量為0.35%。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行: (1)鈣化轉(zhuǎn)型溶出 將鋁土礦與鋁酸鈣或鋁酸鈣和石灰以及鋁酸鈉一次循環(huán)母液混合，于溫度100~280°C下進(jìn)行鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為15~60min，反應(yīng)后得到主要成分為水化石榴石的鈣化渣以及鋁酸鈉一次溶出母液； (2)一次溶出母液處理 一次溶出母液經(jīng)石灰乳精制以及加氫氧化鋁晶種分解、析出氫氧化鋁后，分別得到氫氧化鋁和分解母液，氫氧化鋁經(jīng)焙燒制備氧化鋁產(chǎn)品； (3)碳化轉(zhuǎn)型 將清水與鈣化渣按液固比(3~15):lmL/g在密閉容器中混合后，向密閉容器內(nèi)通入CO2，使密閉容器內(nèi)CO2氣體的分壓達(dá)到0.8~1.8MPa，再于90~150°C的條件下碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)10~240min，得到的 礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣、碳酸鈣以及氫氧化鋁的碳化渣，液相為清水； (4)低溫溶鋁 將碳化渣采用氫氧化鈉濃度為50~150g/L的二次低溫溶鋁母液，在溶鋁溫度40~IOO0C以及溶鋁時(shí)間20~120min條件下提取碳化轉(zhuǎn)型渣中的氫氧化鋁，二次低溫溶鋁母液與碳化渣的液固比為(4~15):lmL/g，反應(yīng)得到的礦漿經(jīng)液固分離，固相為主要成分為硅酸鈣和碳酸鈣的新型結(jié)構(gòu)赤泥，液相為含有鋁酸鈉的二次低溫溶出母液； 將步驟⑶和步驟⑷操作I~5次； (5)沉鋁 向二次低溫溶出母液中加入含鈣物料，反應(yīng)得到鋁酸鈣沉淀和氫氧化鈉溶液。
2.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(1)所述的鋁酸鈣或鋁酸鈣和石灰中與鋁土礦的質(zhì)量比為(0.2~1.2):1 ;所述的鋁酸鈉一次循環(huán)母液為氧化鈉含量100~170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比(2.5~3.5):1的鋁酸鈉溶液；所述的招酸鈉一次溶出母液為氧化鈉與氧化招的摩爾比為(1.5~2):1的招酸鈉溶液。
3.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)所述分解母液為氧化鈉含量為100~170g/L、氧化鈉與氧化鋁的摩爾比為(2.5~3.5):1的鋁酸鈉溶液。
4.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(2)所述分解母液返回步驟(1)鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)作為一次循環(huán)母液循環(huán)使用。
5.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟(3)中得到的清水在該步驟碳化轉(zhuǎn)型反應(yīng)中循環(huán)使用。
6.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(5)所述的含鈣物料為含有氧化鈣的原料，包括石灰、鋁酸鈣、電石渣。
7.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(5)所述的含鈣物料中氧化鈣與二 次低溫溶出母液中氧化鋁質(zhì)量比為(1.3~2.5):1。
8.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，步驟(5)所述的含鈣物料與二次低溫溶出母液的反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度20~90°C以及反應(yīng)時(shí)間I~60min。
9.一種基于鈣化-碳化法的無蒸發(fā)生產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟(5)中反應(yīng)得到的鋁酸鈣返回步驟(1)鈣化轉(zhuǎn)型溶出反應(yīng)作為鈣源循環(huán)使用，氫氧化鈉溶液返回步驟(4)低溫溶鋁反應(yīng)作為 一次低溫溶鋁母液循環(huán)使用。
【文檔編號】C01F7/30GK103950960SQ201410182601
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】張廷安, 呂國志, 張子木, 劉燕, 豆志河 申請人:東北大學(xué)