專利名稱：新型鋁酸鈉溶出工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及氧化鋁的生產方法領域，特別涉及以鋁土礦為原料，生成鋁酸鈉溶液的生產方法。
背景技術：
現行工業氧化鋁的生產過程，主要有兩部分組成①由鋁土礦和堿混合，在一定的條件下反應生成鋁酸鈉；②把鋁酸鈉在一定條件下進行分解生成l(OH)3，Al(OH)3煅燒后生成Al2O3。
現行工業氧化鋁生產方法主要有“拜爾高壓溶出法”和“堿石灰燒結法”拜爾高壓溶出法工藝中的鋁酸鈉的生成，是采用鋁土礦和NaOH溶液混合，然后進入礦漿儲槽中，在100℃～105℃下、保溫8h～10h進行預脫硅，再用特制的高壓泵把預脫硅后的礦漿壓送到溫度230℃～280℃、壓力3.7MPa～6.5MPa的高壓溶出器中，使鋁土礦中Al2O3轉化成鋁酸鈉，鋁酸鈉再經過分解、洗滌、煅燒后可得到氧化鋁。
拜爾高壓溶出法由于是在高壓、高溫下操作，因此，設備選材、制作工藝要求嚴格，配套設備多，投資巨大，并且存在化工介質高壓爆炸的安全隱患。
堿石灰燒結法工藝中的鋁酸鈉的生成，是把鋁土礦、熟石灰、Na2CO3溶液和煤等物質相互混合磨成礦漿后，用高壓噴槍把礦漿送到溫度1250℃～1350℃的回轉窯內煅燒。鋁土礦中的Al2O3在高溫下與Na2CO3反應生成鋁酸鈉，鋁酸鈉經過碳化分解后可生成Al2O3。
堿石灰燒結法在原料配比時，由于配入了大量熟石灰、煤等輔助材料，所以相對來講物料流量大，每噸熟料所能產出的Al2O3質量少。由于礦漿是1250℃～1350℃下發生反應生成鋁酸鈉的，因此，存在著建造費用高、能源消耗量大、生產成本高、產品質量低等諸多不利因素。
本
發明內容
本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種新型鋁酸鈉溶出工藝，該工藝與拜爾法高壓溶出工藝相比，新型酸鈉溶出工藝沒有礦漿在100℃～105℃下，保溫8h～10h預脫硅程序，也沒有壓力3.7MPa～6.5MPa的高壓設備，溶出過程是在與大氣相通的，長度很短的，外加熱回轉窯內進行的。反應過程容易操作，特別是各種晶型的鋁土礦在設定溫度下，鋁土礦中Al2O3和堿能夠在1分鐘內(指鋁土礦的理論提取率下)全部轉化成鋁酸鈉的特點。該工藝與堿石灰燒結法工藝相比在原料配比方面，新型鋁酸鈉溶出工藝沒有大量的熟石灰、煤等輔助材料的加入，在溶出溫度方面，沒有1250℃～1350℃的高溫溶出過程。新型鋁酸鈉溶出工藝的溶出過程，對于最難溶出的一水硬鋁石來說，溶出溫度是在460℃±30℃、衡溫1分鐘的條件下就可把鋁土礦中Al2O3和堿反應生成鋁酸鈉的。
綜上所述新型鋁酸鈉溶出工藝具有安全、環保、節能、建造費用低、產品質量高、生產成本低、生產過程容易、操作簡單等優點。
本發明的目的是通過下述技術方案來實現的，本發明所提供的新型鋁酸鈉溶出工藝包括下述步驟1)、將鋁土礦(一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石)和循環母液進行配料；2)、在普通碳鋼制成的攪拌裝置內，把鋁土礦和循環母液，在敞口、室溫下攪拌10～20分鐘；3)、把混合后的礦漿用泵送到預脫水裝置內進行脫水，使礦漿成為含水率小于10％的固體混合物；4)、把固體混合物送入到外加熱回轉窯內加熱，固體混合物在外加熱回轉窯內最高溫度處運行1分鐘后，鋁土礦中所含的Al2O3，轉化成固體鋁酸鈉；Al2O3·(1或3個)H2O+2NaOH+H2O 2NaAlO2+2H2O↑5)、從回轉窯內出來的固體鋁酸鈉混合物直接進入由赤泥洗液和Al(OH)3洗液組成的攪拌裝置內，在常壓下進行水解脫硅2NaAlO2+H2O+aq=2NaOH+Al2O3+aq6)、把水解、脫硅后的鋁酸鈉混合溶液進行過濾，制得鋁酸鈉溶液和赤泥，赤泥洗滌后送赤泥堆場；7)、把鋁酸鈉溶液送入晶種分解槽中，添加晶種鋁酸鈉進行分解，生成Al(OH)3和循環母液；8)、通過過濾得到固體Al(OH)3，在經過洗滌、煅燒程序后，可得產品級Al(OH)3和Al2O3；9)、把過濾后得到的液體——循環母液，送到多效蒸發裝置中進行濃縮，使循環母液濃度增大，然后濃縮后的循環母液和鋁土礦繼續進行混合配料；10)、上述工藝可循環操作，可源源不斷地生產出產品～Al(OH)3和Al2O3。
在上述第1)步驟中的配料要求為Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.36～1.52；在上述第4)步驟中當所用鋁土礦是一水硬鋁石時，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在460℃±30℃的范圍內；當所用鋁土礦是一水鋁軟石、三水鋁石時，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在330℃～400℃范圍內；在上述第6)步驟中所制得的鋁酸鈉溶液和赤泥其Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.52～1.56，硅量指數A/S＞250；在上述(配料程序中)鋁土礦在配料時要求細度如下一水硬鋁石在120～160目范圍內；一水軟鋁石和三水鋁石在60～100目范圍內；在上述(配料程序中)的循環母液是指由H2O、NaOH、Na2CO3、Na2SO4、Al2O3及少量SiO2、Fe2O3組成的液體混合物。
下面就本發明的技術內容及詳細說明配合附圖和所給出的實施例進行說明如下。
圖1是本發明新型鋁酸鈉溶出工藝流程圖。
具體實施例方式
參看附圖，本發明所提供的新型鋁酸鈉溶出工藝主要包括下述步驟將鋁土礦(包括一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石及其它含鋁礦物)和循環母液在常溫下攪拌→預脫水→加入到外加熱回轉窯內→得到固體鋁酸鈉→與赤泥洗液和Al(OH)3混合水解脫硅→過濾后得到Na2O與Al2O3→鋁酸鈉溶液在晶種分解后進行過濾制得Al(OH)3和循環母液→洗滌煅燒后可得到產品→氫氧化鋁和氧化鋁。
實施例1用新型鋁酸鈉溶出工藝，以山西塑洲一水硬鋁石為原料進行生產，礦石組成如下
實施步驟如下1、將一水硬鋁石粉碎到過150目篩(篩余量小于8％)和循環母液(按Na2O∶Al2O3摩爾比1.50～1.52進行配料(備注當第一次操作時，無循環母液時，可用氯堿工業中的液體NaOH或用固體NaOH+H2O溶解制取)；2、在普通碳鋼制成的攪拌裝置內，在敞口、室溫下攪拌10～20分鐘；3、把混合后的礦漿用泵送到高速離心噴霧干燥器或其它干燥裝置及礦漿蒸發設備內進行預脫水，使礦漿成為含水≤10％的固體混合物；4、把經過預脫水的固體混合物進入到長度6m～9m，直徑隨產量的增大而增大的外加熱回轉窯內，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在460℃±30℃的范圍內，固體混合物在外加熱回轉窯內運行時間10～16分鐘，即可完成鋁土礦中Al2O3和堿反應生成鋁酸鈉的反應過程；5、從回轉窯運行出來的鋁酸鈉固體混合物，可直接進入由赤泥洗液和Al(OH)3洗液組成的、普通碳鋼制成的，與大氣相通的攪拌裝置內。使溶液溫度控制在85℃～95℃、攪拌裝置轉速控制在90r/min～110r/min、Al2O3含量達到128g/L～130g/L、Na2O含量達到120g/L～123g/L的范圍內進行水解脫硅，攪拌裝置運行3h～4h后停止攪拌；6、把水解脫硅后的鋁酸鈉溶液混合物進行過濾，可得到Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.52～1.56，硅量指數A/S＞250的鋁酸鈉溶液；7、鋁酸鈉溶液在經過葉濾機后進入晶種分解槽，在添加晶種的條件下攪拌可制得固體Al(OH)3和循環母液；8、固體Al(OH)3經過洗滌、煅燒等程序后，可得到產品級Al(OH)3和Al2O3；9、循環母液經過多效降膜蒸發器得以濃縮，經過濃縮后的循環母液返回第1程序繼續和礦石進行混合配料，溶出下一批產品。
實施例2用新型鋁酸鈉溶出工藝，以河南一水軟鋁石為原料進行生產，礦石成分如下
實施步驟如下1、將一水軟鋁石粉碎到過100目篩(其篩余量不得超過10％)后和(上述實例中第7程序中)濃縮后的循環母液按Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.48～1.51進行配料；2、在普通碳鋼制成的攪拌裝置內，在敞口、室溫下攪拌10～20分鐘；3、把混合后的礦漿用泵送到高速離心噴霧干燥器或其它干燥裝置及礦漿蒸發設備內進行預脫水，使礦漿成為含水≤10％的固體混合物；4、把經過預脫水的固體混合物進入到長度6m～9m，直徑隨產量的增大而增大的外加熱回轉窯內，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在380℃±30℃的范圍內，固體混合物在外加熱回轉窯內運行時間10～16分鐘，即可完成鋁土礦中Al2O3和堿反應生成鋁酸鈉的反應過程；5、從回轉窯運行出來的鋁酸鈉固體混合物，可直接進入由赤泥洗液和Al(OH)3洗液組成的、普通碳鋼制成的，與大氣相通的攪拌裝置內。使溶液溫度控制在85℃～95℃、攪拌裝置轉速控制在90r/min～110r/min、Al2O3含量達到128g/L～130g/L、Na3O含量達到120g/L～123g/L的范圍內進行水解脫硅，攪拌裝置運行3h～4h后停止攪拌；6、把水解脫硅后的鋁酸鈉溶液混合物進行過濾，可得到Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.52～1.56，硅量指數A/S＞250的鋁酸鈉溶液；7、鋁酸鈉溶液在經過葉濾機后進入晶種分解槽，在添加晶種的條件下攪拌可制得固體Al(OH)3和循環母液；8、固體Al(OH)3經過洗滌、煅燒等程序后，可得到產品級Al(OH)3和Al2O3；9、循環母液經過多效降膜蒸發器得以濃縮，經過濃縮后的循環母液返回第1程序繼續和礦石進行混合配料，溶出下一批產品。
以上所述則是本發明的具體實施例及所運用的技術手段，根據本文的揭露或教導可衍生推導出許多的變更與修正，若依本發明的構想所作出的等效改變，其所產生的作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋的實質精神時，均應視為在本發明的技術范疇之內。
權利要求
1.一種新型鋁酸鈉溶出工藝，其特征在于其工藝包括下述步驟1)、將鋁土礦(一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石)和循環母液進行配料；2)、在普通碳鋼制成的攪拌裝置內，把鋁土礦和循環母液，在敞口、室溫下攪拌10～20分鐘；3)、把混合后的礦漿用泵送到預脫水裝置內進行脫水，使礦漿成為含水率小于10％的固體混合物；4)、把固體混合物送入到外加熱回轉窯內加熱，固體混合物在外加熱回轉窯內最高溫度處運行1分鐘后，鋁土礦中所含的Al2O3轉化成固體鋁酸鈉；Al2O3·(1或3個)H2O+2NaOH+H2O 2NaAlO2+2H2O↑5)、從回轉窯內出來的固體鋁酸鈉混合物直接進入由赤泥洗液和Al(OH)3洗液組成的攪拌裝置內，在常壓下進行水解脫硅2NaAlO2+H2O+aq＝2NaOH+Al2O3+aq6)、把水解、脫硅后的鋁酸鈉混合溶液進行過濾，制得鋁酸鈉溶液和赤泥，赤泥洗滌后送赤泥堆場；7)、把鋁酸鈉溶液送入晶種分解槽中，添加晶種鋁酸鈉進行分解，生成Al(OH)3和循環母液；8)、通過過濾得到固體Al(OH)3，在經過洗滌、煅燒程序后，可得產品級Al(OH)3和Al2O3；9)、把過濾后得到的液體——循環母液，送到多效蒸發裝置中進行濃縮，使循環母液濃度增大，然后濃縮后的循環母液和鋁土礦繼續進行混合配料；10)、上述工藝可循環操作，可源源不斷地生產出產品～Al(OH)3和Al2O3。
2.根據權利要求1所述的新型鋁酸鈉溶出工藝其特征在于在上述第1)步驟中的配料要求為Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.36～1.52。
3.根據權利要求1所述的新型鋁酸鈉溶出工藝其特征在于在上述第4)步驟中，當所用鋁土礦是一水硬鋁石時，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在460℃±30℃的范圍內；當所用鋁土礦是一水鋁軟石、三水鋁石時，外加熱回轉窯內最高溫度處溫度控制在330℃～400℃范圍內。
4.根據權利要求1所述的新型鋁酸鈉溶出工藝其特征在于在上述第6)步驟中，所制得的鋁酸鈉溶液和赤泥其Na2O∶Al2O3摩爾比MR＝1.52～1.56，硅量指數A/S＞250。
5.根據權利要求1所述的新型鋁酸鈉溶出工藝其特征在于上述(配料程序中)鋁土礦在配料時要求細度如下一水硬鋁石在120～160目范圍內；一水軟鋁石和三水鋁石在60～100目范圍內。
6.根據權利要求1所述的新型鋁酸鈉溶出工藝其特征在于上述(配料程序中)的循環母液是指由H2O、NaOH、Na2CO3、Na2SO4、Al2O3及少量SiO2、Fe2O3組成的液體混合物。
全文摘要
本發明提供一種新型鋁酸鈉溶出工藝，其主要步驟包括將鋁土礦(包括一水硬鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石及其它含鋁礦物)和循環母液在常溫下攪拌→預脫水→加入到外加熱回轉窯內→得到固體鋁酸鈉→與赤泥洗液和Al(OH)
文檔編號C01F7/00GK101070174SQ20071011056
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月6日 優先權日2007年6月6日
發明者孫松濤 申請人:內蒙古聯合工業有限公司