一種氧化鋁的生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋁的生產(chǎn)方法，該方法包括：將含鋁礦石在含醇?jí)A的溶液中進(jìn)行溶出處理后，依次經(jīng)過(guò)洗滌、脫硅除雜處理、結(jié)晶處理和焙燒處理，得到了氧化鋁。本發(fā)明的氧化鋁生產(chǎn)方法與現(xiàn)有氧化鋁生產(chǎn)方法相比，具有較高的氧化鋁提取率和較低的能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種氧化錯(cuò)的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種氧化鋁的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十年，世界其他國(guó)家及地區(qū)氧化鋁產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，而中國(guó)的氧化鋁產(chǎn)量自2005 年后，增長(zhǎng)迅速，2005至2011年中國(guó)的氧化鋁產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)率達(dá)27. 3%。2007年，中國(guó) 的氧化鋁產(chǎn)量1946萬(wàn)噸，首次超過(guò)澳大利亞，位居世界第一，此后中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量一直穩(wěn) 居世界第一。
[0003] 中國(guó)的氧化鋁生產(chǎn)工藝主要采用拜耳法。外界一般認(rèn)為，當(dāng)鋁土礦石品位A/S(氧 化鋁/氧化硅質(zhì)量比）>8時(shí)，采用拜耳法才有經(jīng)濟(jì)效益。但中國(guó)的鋁土礦石主要為高硅難 溶的一水硬鋁石，A/S平均在4-6之間，因此采用改進(jìn)的拜耳法一強(qiáng)化拜耳法來(lái)生產(chǎn)氧化 鋁。強(qiáng)化拜耳法除了在溶出過(guò)程中的溫度、堿濃度要高于拜耳法外，其在溶出過(guò)程還要按比 例加入一定量的氧化鈣。不過(guò)，堿液中硅會(huì)和鋁形成比較穩(wěn)定的不溶物，在除硅的過(guò)程中會(huì) 導(dǎo)致鋁損失，造成氧化鋁的收率不高。拜耳法和強(qiáng)化拜耳法的流程示意圖如圖1所示。
[0004] 除了拜耳法和強(qiáng)化拜耳法外，中國(guó)早期的氧化鋁生產(chǎn)還采用燒結(jié)法，在燒結(jié)過(guò)程 中，鋁土礦中的含鋁、硅物相和加入的蘇打、石灰石分別燒結(jié)成為鋁酸鈉和原硅酸鈣。在后 續(xù)的溶出過(guò)程中，鋁酸鈉全部溶解進(jìn)入液相；而原硅酸鈣在堿性條件下溶解度很小而基本 全部轉(zhuǎn)入沉淀。燒結(jié)法的鋁硅分離率要高于拜耳法，氧化鋁的回收率也因此會(huì)更高，所以， 工業(yè)上也有將拜耳法與燒結(jié)法混合在一起的串聯(lián)法及混聯(lián)法，來(lái)提高氧化鋁的收率。燒結(jié) 法的流程示意圖如圖2所示。
[0005] 由于燒結(jié)法中的燒結(jié)工序，燒結(jié)法的能耗是拜耳法的2-4倍，這使燒結(jié)法陷入了 成本困境，在中國(guó)已逐漸停用了燒結(jié)法，包括串聯(lián)、混聯(lián)法中的燒結(jié)部分，目前僅化學(xué)品氧 化鋁仍采用燒結(jié)法生產(chǎn)外，主要的工業(yè)品氧化鋁均使用拜耳法生產(chǎn)。
[0006] 氧化鋁是有色金屬的第一大行業(yè)，對(duì)傳統(tǒng)氧化鋁生產(chǎn)方法的改良和新方法的研究 一直沒(méi)有間斷。如專(zhuān)利CN200510070738. 6和CN99109676. 2中對(duì)燒結(jié)法的改良以及專(zhuān)利 CN201310251050. 2和CN02148930. 0中對(duì)拜耳法的改良。對(duì)燒結(jié)法和拜耳法的改良主要集 中在提高鋁、硅的分離效率和降低能耗上面。
[0007] 氧化鋁生產(chǎn)的新方法研究主要分為酸法和堿法兩種。
[0008] 酸法如專(zhuān)利CN02222323. 5中，采用鋁土礦硝酸溶出，結(jié)晶出的硝酸鋁在 300-700°C的范圍下分解為氧化鋁和N0X，N0 X轉(zhuǎn)化成硝酸循環(huán)使用。此類(lèi)方法每次循環(huán)酸的 損失量很大，而且通過(guò)焙燒形成的酸氣對(duì)設(shè)備和管線的腐蝕嚴(yán)重，分解的氧化鋁往往純度 不高，如果要提純，往往還需再銜接拜耳法，體系中同時(shí)存在酸堿，由酸、堿中和導(dǎo)致的損失 較大。
[0009] 堿法如專(zhuān)利CN200810227930. 5中，采用與拜耳法相同的堿法溶出，不同的是該法 的堿濃度要遠(yuǎn)大于拜耳法，致使反應(yīng)進(jìn)入另一個(gè)平衡相區(qū)，該相區(qū)中硅不再和鋁形成穩(wěn)定 的物相，因此大大提高了鋁、硅的分離效率。不過(guò)，該方法首先結(jié)晶出鋁酸鈉，在溶解后低堿 濃度下結(jié)晶出氫氧化鋁。漿料的黏度很大，分離困難；兩段結(jié)晶中堿液的濃度相差很大，而 濕法中堿液是循環(huán)使用的，這樣每個(gè)循環(huán)都涉及到堿液的稀釋和蒸發(fā)，能耗很大，基本與焙 燒法相當(dāng)；而且高堿部分的堿濃度很高，往往導(dǎo)致蒸發(fā)設(shè)備和高堿部分的熱解處理設(shè)備的 腐蝕嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋁的生產(chǎn)方法，該方法采用濕法溶出處理從含鋁礦 石中生產(chǎn)氧化鋁，使用含醇?jí)A的溶液作為溶出處理的溶劑，提高了氧化鋁的提取率并降低 了生產(chǎn)過(guò)程中的能耗。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氧化鋁的生產(chǎn)方法，該方法包括：a、將含鋁礦 石用含醇?jí)A的溶液進(jìn)行溶出處理并過(guò)濾，得到濾液和含鋁的濾渣；所述含醇?jí)A的溶液為含 堿金屬醇鹽的醇溶液或含堿金屬醇鹽的醇和水的溶液；b、將步驟a中所得的濾渣用堿的水 溶液進(jìn)行洗滌并過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣；c、將步驟b中所得的粗富鋁液進(jìn)行脫硅除雜 處理，得到精富鋁液和硅渣；d、將步驟c中所得的精富鋁液進(jìn)行結(jié)晶處理，得到結(jié)晶母液和 氫氧化鋁；e、將步驟d中所得的氫氧化鋁進(jìn)行焙燒處理，得到氧化鋁。
[0012] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述含鋁礦石的氧化鋁/氧化硅質(zhì)量比優(yōu)選為2-6,也可以 是 3_6〇
[0013] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述含鋁礦石選自鋁土礦、霞石和明礬石中的至少一種。
[0014] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述含醇?jí)A的溶液中所述的醇選自C1-C4的一元醇和 C2-C4的多元醇中的至少一種；所述的堿金屬醇鹽選自C1-C4 一元醇的堿金屬醇鹽和C2-C4 多元醇的至少一個(gè)羥基氫原子被堿金屬原子取代所得的醇鹽中的至少一種。
[0015] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述含醇?jí)A的溶液中所述的醇為甲醇和/或乙醇，所述醇 堿選自甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉和乙醇鉀中的至少一種。
[0016] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述的含醇?jí)A的醇溶液由堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化 物與醇反應(yīng)制得，或由堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物與醇和水的混合液反應(yīng)制得。
[0017] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述溶出處理的條件包括：溶出處理的溫度為160-300°c， 溶出處理的時(shí)間為15-300分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石的質(zhì)量之比為 4- 10升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為1-12摩爾/升并且水與醇的體積之 比小于3:7。
[0018] 優(yōu)選地，其中，步驟a中所述溶出處理的條件包括：溶出處理的溫度為210-260°c， 溶出處理的時(shí)間為90-150分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石的質(zhì)量之比為 5- 8升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為2-6摩爾/升并且水與醇的體積之比 小于1 :4。
[0019] 優(yōu)選地，其中，該方法還包括：將步驟a中所得的濾液作為所述含醇?jí)A的溶液的至 少一部分回用（返回）到所述溶出處理中。
[0020] 優(yōu)選地，其中，該方法還包括：在所述濾液中加入固硅劑后再進(jìn)行所述回用，或者 直接在所述含醇?jí)A的溶液中加入固硅劑后，再進(jìn)行所述溶出處理。
[0021 ] 優(yōu)選地，其中，步驟b中所述堿的水溶液為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀的水溶液。
[0022] 優(yōu)選地，其中，步驟b中所述洗滌的條件包括：洗滌溫度為40_80°C，洗滌時(shí)間為 10-40分鐘；以氧化物的質(zhì)量計(jì)，所述堿的水溶液中堿的濃度為90-130克/升；所述堿的水 溶液的體積與所述濾渣的質(zhì)量之比為1. 5-3升/千克。
[0023] 優(yōu)選地，其中，該方法還包括：在步驟c中使用固硅劑對(duì)所述粗富鋁液進(jìn)行所述脫 硅除雜處理。
[0024] 優(yōu)選地，其中，所述固硅劑為含鈣的氧化物和/或氫氧化物；步驟a中所述固硅劑 的加入量為所述含錯(cuò)礦石質(zhì)量的1-5質(zhì)量％。
[0025] 優(yōu)選地，其中，步驟d中所述結(jié)晶處理的條件為：結(jié)晶處理的溫度為30-50°C，結(jié)晶 處理的時(shí)間為60-120小時(shí)，結(jié)晶處理時(shí)精富鋁液中堿的濃度為70-100克/升，晶種系數(shù)為 1. 5-2〇
[0026] 優(yōu)選地，其中，將步驟d中所得的結(jié)晶母液作為步驟b中所述堿的水溶液的至少一 部分回用到所述洗滌中。
[0027] 本發(fā)明的氧化鋁生產(chǎn)方法，由于采用溶出處理含鋁礦石及雙液相循環(huán)工藝，具有 更高的鋁硅分離效率，提高了氧化鋁的生產(chǎn)提取率；另外，采用雙液相循環(huán)避免了傳統(tǒng)濕法 單液相循環(huán)的堿濃度波動(dòng)，減少了蒸發(fā)能耗。
[0028] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0030] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的流程示意圖；
[0031] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的流程示意圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明氧化鋁生產(chǎn)方法的一種【具體實(shí)施方式】的流程示意圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例所采用鋁土礦的XRD譜圖；
[0034] 圖5是采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中，將鋁土礦進(jìn)行溶出處理后所得到的 濾渣的XRD譜圖（即實(shí)施例1所得濾渣的XRD圖）。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，所述含鋁礦石是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，本發(fā)明不再贅述，例如， 所述含鋁礦石的氧化鋁/氧化硅質(zhì)量比可以為2~6,步驟a中所述含鋁礦石可以優(yōu)選自鋁 土礦、霞石和明礬石中的至少一種。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，所述含醇?jí)A的溶液為含堿金屬醇鹽的醇溶液或含堿金屬醇鹽的醇和 水的溶液，是指醇中的羥基氫原子被堿金屬原子取代后形成的一類(lèi)化合物，其中的醇可以 是一元醇或多元醇，多元醇中被取代的羥基氫原子的數(shù)目可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)。步驟 a中所述的含醇?jí)A的醇溶液可以由堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物與醇反應(yīng)制得，或可以 由堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物與醇和水的混合液反應(yīng)制得。優(yōu)選地，步驟a中所述含 醇?jí)A的溶液中所述的醇可以選自C1-C4的一元醇和C2-C4的多元醇中的至少一種；所述的 堿金屬醇鹽可以選自C1-C4 一元醇的堿金屬醇鹽和C2-C4多元醇的至少一個(gè)羥基氫原子被 堿金屬原子取代所得的醇鹽中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟a中所述含醇?jí)A的溶液中 所述的醇可以為甲醇和/或乙醇，所述醇?jí)A可以選自甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉和乙醇鉀中的 至少一種。
[0038] 本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)含鋁的鹽在含醇的溶液中溶解度低的特點(diǎn)，將含鋁礦石在 含醇?jí)A的溶液中進(jìn)行溶出處理。所述溶出處理是指在含醇?jí)A的溶液中將含鋁礦石的晶體 結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，從而形成在含醇?jí)A的溶液中難以溶出而在堿的水溶液中易于溶出的含鋁組 分，達(dá)到與焙燒法類(lèi)似的氧化鋁提取效果但氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的能耗又低于拜耳法。其 中，步驟a中所述溶出處理的條件可以包括：溶出處理的溫度為160_300°C，溶出處理的時(shí) 間為15-300分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石的質(zhì)量之比（可以簡(jiǎn)稱(chēng)為液 固比）為4-10升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為1-12摩爾/升并且水與 醇的體積之比小于3:7 ;步驟a中所述溶出處理的優(yōu)選條件可以包括：溶出處理的溫度為 210-260°C，溶出處理的時(shí)間為90-150分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石的 質(zhì)量之比為5-8升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為2-6摩爾/升并且水與 醇的體積之比小于2:8。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，由于溶出處理后礦石中的硅和鋁很難溶解在醇溶液中，因此溶出處 理后含醇?jí)A的溶液的組成并未產(chǎn)生太大變化，因此，可以將步驟a中所得的濾液作為所述 含醇?jí)A的溶液的至少一部分回用（重復(fù)利用）到所述溶出處理中。優(yōu)選地，可以在所述濾 液中加入固硅劑后再進(jìn)行所述回用，或者可以直接在所述含醇?jí)A的溶液中加入固硅劑后， 再進(jìn)行所述溶出處理。所述固硅劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，主要作用是用于沉淀溶解 在堿液中的少量含硅組分，可以為含鈣的氧化物和/或氫氧化物；步驟a中所述固硅劑的加 入量可以為所述含鋁礦石重量的1-5質(zhì)量％。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，步驟b中所述堿的水溶液是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，只要是能從 濾渣中洗滌溶出鋁的堿的水溶液均可使用，例如可以是氫氧化鈉和/或氫氧化鉀的水溶 液。步驟b中所述洗滌的條件可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的洗滌條件來(lái)確定，例如，所述洗滌 的條件可以包括：洗滌溫度為40-80°C，洗滌時(shí)間為10-40分鐘；以氧化物的質(zhì)量計(jì)，所述堿 的水溶液中堿的濃度為90-130克/升；所述堿的水溶液的體積與所述濾渣的質(zhì)量之比（也 可以簡(jiǎn)稱(chēng)為液固比）為1. 5-3升/千克。
[0041] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，該方法還可以包括：將步驟b中所得的所述礦渣 和步驟C中所得的硅渣用于建筑材料的制備，本發(fā)明不再贅述。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，步驟c中所述脫硅除雜處理是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，可以在步 驟c中使用固硅劑對(duì)所述粗富鋁液進(jìn)行所述脫硅除雜處理，所述固硅劑可以與步驟a中所 用固硅劑相同，使粗富鋁液中的硅量指數(shù)提升至200以上。此處所述硅量指數(shù)是本領(lǐng)域技 術(shù)人員所熟知的，為溶液中氧化鋁與二氧化硅的質(zhì)量比。另外，還可以降低堿的水溶液的堿 濃度進(jìn)行脫硅處理，可以參考拜耳法等現(xiàn)有技術(shù)中的脫硅除雜步驟及處理?xiàng)l件，在現(xiàn)有燒 結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中也有用到，本發(fā)明不再贅述。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明，步驟d中所述結(jié)晶處理是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，可以加入氫氧 化鋁晶種或通入二氧化碳，也可以直接冷卻稀釋結(jié)晶，本發(fā)明優(yōu)選采用加入氫氧化鋁晶種 冷卻稀釋結(jié)晶。由于本發(fā)明所述洗滌的溫度較低，步驟d中所述結(jié)晶處理的條件比較溫和， 例如可以為：結(jié)晶處理的溫度為30-50°C，結(jié)晶處理的時(shí)間為60-120小時(shí)，結(jié)晶處理時(shí)精富 鋁液中堿的濃度為70-100克/升，晶種系數(shù)為1. 5-2,其中所述晶種系數(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員 所熟知的，為添加晶種中氧化鋁含量與溶液中氧化鋁含量的比值。另外，本發(fā)明還可以將步 驟d中所得的結(jié)晶母液作為步驟b中所述堿的水溶液的至少一部分回用到所述洗滌中，進(jìn) 行回用前可以將結(jié)晶母液進(jìn)行調(diào)整，例如加入堿或進(jìn)行除雜，使之達(dá)到步驟b濾渣洗滌用 堿的水溶液的標(biāo)準(zhǔn)。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，步驟e中所述焙燒處理是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，一般焙燒溫度 可以為950-1100°C，焙燒時(shí)間可以為15-30小時(shí)，本發(fā)明不再贅述。
[0045] 下面將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā) 明。所用的儀器設(shè)備如無(wú)特別說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中常規(guī)儀器設(shè)備。
[0046] 以下實(shí)施例采用鋁土礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，涉及到的鋁土礦的化學(xué)元素組成采用X射線熒 光光譜法根據(jù)YS/T 575. 23-2009標(biāo)準(zhǔn)方法（《鋁土礦石化學(xué)分析方法》，中華人民共和國(guó)工 業(yè)和信息化部編著，2009年12月4日發(fā)布）測(cè)定，組成如表1所示。鋁土礦的XRD圖譜如 圖4所示，XRD譜圖采用Philips XPERT系列X射線粉末衍射儀，測(cè)試條件為：Co K a射線 (入=0. 17903nm)，F(xiàn)e濾波器，電壓40kV，電流30mA，掃描范圍為5-70°。
[0047] 氧化鋁的提取率計(jì)算方法為：氧化鋁提取率=氧化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量八鋁土礦質(zhì) 量X鋁土礦中氧化鋁的含量）X 100%。
[0048] 實(shí)施例1-7提供本發(fā)明的氧化鋁生產(chǎn)方法的【具體實(shí)施方式】及結(jié)果。
[0049] 實(shí)施例1
[0050] 用乙醇、氫氧化鉀和水按一定比例調(diào)配含醇?jí)A的溶液，其中，乙醇和水按體積比 9:1的比例配置，氫氧化鉀按使含醇?jí)A的溶液中鉀的濃度達(dá)到6mol/L的量加入。
[0051] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為5升/千克（液固比）。然后在210°C下溶出處理150min。 溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。濾渣XRD圖譜圖5所示（由于濾渣的XRD譜圖相 似，下面實(shí)施例不再列出）。
[0052] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量氫氧化鉀、乙醇和水，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致后，返回至 鋁土礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液進(jìn)行洗滌，堿的水溶液為濃度130g/L的氫氧化鉀水溶 液，堿的水溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為1. 5升/千克（液固比），在40°C下洗滌40min。 洗滌結(jié)束后過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0053] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至100g/L后，加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同外排，作為建筑材料使用。 精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度為50°C，結(jié)晶時(shí)間為70小時(shí)，結(jié)晶 時(shí)精富鋁液中堿的濃度為100克/升，晶種系數(shù)1. 5。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的 水溶液一致后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)950°C，30分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0054] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)78質(zhì)量％。
[0055] 實(shí)施例2
[0056] 用甲醇鈉和甲醇調(diào)配含醇?jí)A的溶液，甲醇鈉按使含醇?jí)A的溶液中鈉的濃度達(dá)到 2mol/L的量加入。
[0057] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為8升/千克（液固比）。然后在260°C條件下溶出處理 90min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0058] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量甲醇鈉和甲醇，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致后，返回至鋁土 礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液洗滌，堿的水溶液為濃度90g/L的氫氧化鈉水溶液，堿的水 溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為3升/千克（液固比），在80°C下洗滌lOmin。洗滌結(jié)束后過(guò) 濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0059] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至70g/L后，加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使用。 精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度30°C，結(jié)晶時(shí)間60小時(shí)，結(jié)晶時(shí)精 富鋁液中的堿濃度為70g/L，晶種系數(shù)2。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液一致 后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)ll〇〇°C，15分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0060] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)83質(zhì)量％。
[0061] 實(shí)施例3
[0062] 用甲醇、氫氧化鈉和水調(diào)配含醇?jí)A的溶液，其中，甲醇和水按體積比7:3的比例配 置，氫氧化鈉按使含醇?jí)A的溶液中鈉的濃度達(dá)到12mol/L的量加入；并在含醇?jí)A的溶液中 加入固硅劑氧化鈣，固硅劑的加入量為后續(xù)鋁土礦加入量的1質(zhì)量％。
[0063] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為7升/千克（液固比）。然后在240°C條件下溶出處理 15min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0064] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量甲醇、氫氧化鈉、水，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致并加入固硅 劑氧化鈣后，返回至鋁土礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液洗滌，堿的水溶液為濃度120g/L 的氫氧化鈉水溶液，堿的水溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為2. 5升/千克（液固比），在70°C 下洗滌30min。洗滌結(jié)束后過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0065] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至90g/L后，加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使用。 精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，結(jié)晶時(shí)精 富鋁液中的堿濃度為90g/L，晶種系數(shù)1. 7,結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液一 致后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)l〇〇〇°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0066] 該實(shí)施例中氧化鋁提取率達(dá)70質(zhì)量％。
[0067] 實(shí)施例4
[0068] 用乙醇、氫氧化鈉調(diào)配含醇?jí)A的溶液，氫氧化鈉按使含醇?jí)A的溶液中鈉的濃度達(dá) 到4mol/L的量加入。
[0069] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為7升/千克（液固比）。然后在240°C條件下溶出處理 300min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0070] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量乙醇、氫氧化鈉，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致后，加入后續(xù)鋁 土礦加入量的5質(zhì)量％的固硅劑氫氧化鈣后，返回至鋁土礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液 洗滌，堿的水溶液為濃度120g/L的氫氧化鈉水溶液，堿的水溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為 2. 5升/千克（液固比），在70°C下洗滌30min。洗滌結(jié)束后過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0071] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至90g/L后，加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使用。 精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，結(jié)晶時(shí)精 富鋁液中的堿濃度為90g/L，晶種系數(shù)2。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液一致 后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)l〇〇〇°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0072] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)92質(zhì)量％。
[0073] 實(shí)施例5
[0074] 用丁醇、氫氧化鈉調(diào)配含醇?jí)A的溶液，氫氧化鈉按使含醇?jí)A的溶液中鈉的濃度達(dá) 到4mol/L的量加入；并在含醇?jí)A的溶液中加入固硅劑氫氧化鈣，固硅劑的加入量為后續(xù)鋁 土礦加入量的3質(zhì)量％。
[0075] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為7升/千克（液固比）。然后在240°C條件下溶出處理 120min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0076] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量丁醇、氫氧化鈉，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致并加入固硅劑 氫氧化鈣后，返回至鋁土礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液洗滌，堿的水溶液為濃度120g/L 的氫氧化鈉水溶液，堿的水溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為2. 5升/千克（液固比），在70°C 下洗滌30min。洗滌結(jié)束后過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0077] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至90g/L后，加入固硅劑氧化鈉進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 的硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使 用。精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，結(jié)晶時(shí) 精富鋁液中的堿濃度為90g/L，晶種系數(shù)1. 7。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液 一致后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)l〇〇〇°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0078] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)70質(zhì)量％。
[0079] 實(shí)施例6
[0080] 用乙醇、氧化鈉調(diào)配含醇?jí)A的溶液，氧化鈉按使含醇?jí)A的溶液中鈉的濃度達(dá)到 lmol/L的量加入。
[0081] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為4升/千克（液固比）。然后在160°C條件下溶出處理 45min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0082] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量乙醇、氧化鈉，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致后，返回至鋁土礦 溶出處理。濾渣用堿的水溶液洗滌，堿的水溶液為濃度120g/L的氫氧化鈉水溶液，堿的水 溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為2. 5升/千克（液固比），在70°C下洗滌30min。洗滌結(jié)束后 過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0083] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至90g/L后，加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使溶液 硅量指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使用。 精富鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，結(jié)晶時(shí)精 富鋁液中的堿濃度為90g/L，晶種系數(shù)1. 7。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液一 致后，返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)l〇〇〇°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0084] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)65質(zhì)量％。
[0085] 實(shí)施例7
[0086] 用乙二醇、氫氧化鉀調(diào)配含醇?jí)A的溶液，氫氧化鉀按使含醇?jí)A的溶液中鉀的濃度 達(dá)到4mol/L的量加入。
[0087] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的含醇?jí)A的溶液中，使含醇?jí)A 的溶液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為10升/千克（液固比）。然后在300°C條件下溶出處理 120min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0088] 濾液通過(guò)補(bǔ)入適量乙二醇、氫氧化鉀，使各參數(shù)與含醇?jí)A的溶液一致后，返回至鋁 土礦溶出處理。濾渣用堿的水溶液洗滌，堿的水溶液為濃度120g/L的氫氧化鉀水溶液，堿 的水溶液的體積與濾渣的質(zhì)量比為2. 5升/千克（液固比），在70°C下洗滌30min。洗滌結(jié) 束后過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣。
[0089] 粗富鋁液通過(guò)調(diào)整堿濃度至90g/L后，加入固硅劑進(jìn)行脫硅除雜，使溶液的硅量 指數(shù)達(dá)到300,而后得到精富鋁液和硅渣。硅渣和礦渣一同排外并作為建筑材料使用。精富 鋁液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，結(jié)晶時(shí)精富鋁 液中的堿濃度為90g/L，晶種系數(shù)1. 7。結(jié)晶母液通過(guò)調(diào)整，使各參數(shù)與堿的水溶液一致后， 返回至濾渣洗滌；氫氧化鋁通過(guò)1000°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0090] 該實(shí)施例中氧化鋁的提取率達(dá)79質(zhì)量％。
[0091] 對(duì)比例1提供采用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的【具體實(shí)施方式】及其結(jié)果。
[0092] 用氫氧化鈉、氫氧化鋁調(diào)配鋁酸鈉溶液，使溶液中的堿濃度達(dá)到230g/L(按氧化 鈉計(jì)），溶液中氫氧化鈉和氫氧化鋁的摩爾比為3。
[0093] 將破碎、磨細(xì)至80 ym以下的鋁土礦加入到調(diào)配好的鋁酸鈉溶液中，使鋁酸鈉溶 液的體積與鋁土礦的質(zhì)量比為6升/千克，并加入占2質(zhì)量％鋁土礦質(zhì)量的固硅劑氧化鈣， 然后在240°C條件下溶出處理120min。溶出處理結(jié)束后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。
[0094] 使用純水洗滌濾渣，并將洗后液與濾液混合，使濾液的堿濃度降到90g/L，并再次 加入固硅劑氧化鈣進(jìn)行脫硅除雜，使濾液的硅量指數(shù)達(dá)到300。而后濾液通過(guò)結(jié)晶得到氫氧 化鋁和結(jié)晶母液，結(jié)晶溫度40°C，結(jié)晶時(shí)間70小時(shí)，晶種系數(shù)2。
[0095] 結(jié)晶母液通過(guò)蒸發(fā)，使堿濃度與用于溶出鋁土礦的鋁酸鈉溶液一致后，返回至鋁 土礦溶出；氫氧化鋁通過(guò)l〇〇〇°C，25分鐘的焙燒得到氧化鋁。
[0096] 該對(duì)比例中氧化鋁的提取率為62質(zhì)量％。
[0097] 從本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比例中可以看出，本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，氧化鋁 的提取率高，而且無(wú)需焙燒破壞鋁土礦的結(jié)構(gòu)以及避免了溶出過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程中堿濃度的 大范圍波動(dòng)，從而降低了能耗。
[0098] 表1是本發(fā)明實(shí)施例所采用的鋁土礦中以氧化物計(jì)的元素的含量（質(zhì)量％ )。
[0099]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氧化鋁的生產(chǎn)方法，該方法包括： a、 將含鋁礦石用含醇?jí)A的溶液進(jìn)行溶出處理并過(guò)濾，得到濾液和含鋁的濾渣；所述含 醇?jí)A的溶液為含堿金屬醇鹽的醇溶液或含堿金屬醇鹽的醇和水的溶液； b、 將步驟a中所得的濾渣用堿的水溶液進(jìn)行洗滌并過(guò)濾，得到粗富鋁液和礦渣； c、 將步驟b中所得的粗富鋁液進(jìn)行脫硅除雜處理，得到精富鋁液和硅渣； d、 將步驟c中所得的精富鋁液進(jìn)行結(jié)晶處理，得到結(jié)晶母液和氫氧化鋁； e、 將步驟d中所得的氫氧化鋁進(jìn)行焙燒處理，得到氧化鋁。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述含鋁礦石的氧化鋁/氧化硅質(zhì)量比為 2~6〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述含鋁礦石選自鋁土礦、霞石和明礬石中 的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述含醇?jí)A的溶液中所述的醇選自C1-C4的 一元醇和C2-C4的多元醇中的至少一種；所述堿金屬醇鹽選自C1-C4 一元醇的堿金屬醇鹽 和C2-C4多元醇的至少一個(gè)羥基氫原子被堿金屬原子取代所得的醇鹽中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述含醇?jí)A的溶液中所述的醇為甲醇和/或 乙醇，所述醇?jí)A選自甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉和乙醇鉀中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述的含醇?jí)A的醇溶液由堿金屬氧化物或堿 金屬氫氧化物與醇反應(yīng)制得，或由堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物與醇和水的混合液反應(yīng) 制得。7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟a中所述溶出處理的條件包括：溶出處理的溫度 為160-300°C，溶出處理的時(shí)間為15-300分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石 的質(zhì)量之比為4-10升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為1-12摩爾/升并且 水與醇的體積之比小于3:7。8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，步驟a中所述溶出處理的條件包括：溶出處理的溫度 為210-260°C，溶出處理的時(shí)間為90-150分鐘，所述含醇?jí)A的溶液的體積與所述含鋁礦石 的質(zhì)量之比為5-8升/千克，所述含醇?jí)A的溶液中堿金屬的總濃度為2-6摩爾/升并且水 與醇的體積之比小于1 :4。9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該方法還包括：將步驟a中所得的濾液作為所述含醇 堿的溶液的至少一部分回用到所述溶出處理中。10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，該方法還包括：在所述濾液中加入固硅劑后再進(jìn)行 所述回用，或者直接在所述含醇?jí)A的溶液中加入固硅劑后，再進(jìn)行所述溶出處理。11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟b中所述堿的水溶液為氫氧化鈉和/或氫氧化 鉀的水溶液。12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟b中所述洗滌的條件包括：洗滌溫度為 40-80°C，洗滌時(shí)間為10-40分鐘；以氧化物的質(zhì)量計(jì)，所述堿的水溶液中堿的濃度為 90-130克/升；所述堿的水溶液的體積與所述濾渣的質(zhì)量之比為1. 5-3升/千克。13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該方法還包括：在步驟c中使用固硅劑對(duì)所述粗富 鋁液進(jìn)行所述脫硅除雜處理。14. 根據(jù)權(quán)利要求10或13的方法，其中，所述固硅劑為含鈣的氧化物和/或氫氧化物； 步驟a中所述固娃劑的加入量為所述含錯(cuò)礦石質(zhì)量的1-5質(zhì)量％。15. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，步驟d中所述結(jié)晶處理的條件為：結(jié)晶處理的溫度 為30-50°C，結(jié)晶處理的時(shí)間為60-120小時(shí)，結(jié)晶處理時(shí)精富鋁液中堿的濃度為70-100克 /升，晶種系數(shù)為1.5-2。16. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，將步驟d中所得的結(jié)晶母液作為步驟b中所述堿的 水溶液的至少一部分回用到所述洗滌中。
【文檔編號(hào)】C01F7/06GK106032286SQ201510112498
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日
【發(fā)明人】張然, 崔龍鵬
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院