專利名稱：一種制備高堿高苛性比溶液和提高傳統種分效率的方法
一種制備高堿高苛性比溶液和提高傳統種分效率的方法一種由拜耳法種分母液制備高堿高苛性比鋁酸鈉溶液和提高傳統種分效率的方法，涉及一種利用強制循環濃縮后的種分母液，通過結晶實現鋁堿分離來提高母液苛性比值，同時制得可溶解用于傳統拜耳法種分分解的水合鋁酸鈉晶體的方法。目前，在有色冶金工業領域，仍然采用拜耳法和燒結法兩大工藝技術或兩大工藝技術的串聯(混聯)生產氧化鋁。在我國，85%的氧化鋁產品來源于拜耳法生產，拜耳法生產氧化鋁仍然是當今世界的主流生產方法。即在高溫高壓下，以氫氧化鈉、少部分鋁酸鈉等組成的鋁酸鈉循環堿液溶出鋁土礦，氧化鋁形成鈉酸鈉溶液脫硅后，與固體拜耳赤泥分離精制，然后種分分解成氫氧化鋁，焙燒得到氧化鋁。拜耳赤泥是鋁土礦經拜耳濕法冶金工藝過程提取氧化鋁后的廢棄物。利用拜耳法工藝每生產一噸氧化鋁，要產出0. 8-1. 5噸拜耳法赤泥(隨鋁上礦品位不同而異)。赤泥是氧化鋁廠最大的污染物，屬危險固體廢棄物。2010年，工業和信息化部、 科技部聯合編制了《赤泥綜合利用指導意見》(工信部聯節[2010]401號)。給出的赤泥綜合利用發展目標為到2015年力爭赤泥綜合利用率達到20%，其中拜耳赤泥再利用是一個鼓勵的發展方向。近年來，隨著我國鋁工業的迅猛發展，高鋁硅比鋁土礦資源日益減少，大部分氧化鋁企業都在開始使用鋁硅比小于7的低品位鋁土礦，由于礦石中二氧化硅含量的增加，造成拜耳法溶出時大量的氧化鋁與二氧化硅、氧化鈉反應生成鋁硅酸鈉損失進入拜耳赤泥。 拜耳赤泥所含的氧化鋁(15 25% )和氧化鈉G 12% )，較之燒結法赤泥所含的氧化鋁(5 15% )和氧化鈉(1 5% )，還存在較大的資源浪費。亞熔鹽法和高壓水化學法處理回收拜耳赤泥中的氧化鋁效果較好，但是這兩種方法需要高堿高苛性比的拜耳法循環堿液，而現行拜耳法工藝都是低堿低苛性比的鋁酸鈉循環堿液，如何從現行拜耳法系統中配置出高堿高苛性比循環堿液及工業化裝置成為關鍵性問題。目前，傳統拜耳法中采用種分分解，種分效率只有50%，很大一部分的氧化鋁都又返回溶礦，致使循環效率不高；而燒結法采用碳分工藝，雖然分解效率得到了提高，但得到的氫氧化鋁產品性能不如種分產品，同時其應用也受制于燒結法的高能耗。因此，如何能夠兼具提高循環效率，又能保證分解產品的性能亦是氧化鋁行業發展的一個重要方向。本發明的目的在于針對上述不能從現行拜耳法系統中制備出高堿高苛性比循環堿液和種分分解效率較低的問題，發明一種從拜耳法種分母液制備出高堿高苛性比鋁酸鈉循環堿液，同時又能提高拜耳法氧化鋁循環效率的方法。本發明的方法通過以下技術方案實現。一種拜耳法種分母液制備高堿高苛性比鋁酸鈉溶液，同時提高循環效率的方法，
3包括低堿蒸發、在線排鹽、高堿蒸發、鋁酸鈉結晶、液固分離等主要步驟，利用水合鋁酸鈉結晶，從而達到母液中苛性比值高、堿濃度高的目的，實現了利用高堿高苛性比溶液溶出低品位鋁土礦或拜耳赤泥時，提高循環效率的方法。該方法的操作步驟為(1)將拜耳法氧化鋁生產工藝中氧化鈉濃度為140_180g/L的種分母液從強制循環蒸發器(圖幻原液進口引入，經強制循環蒸發器濃縮，將溶液中氧化鈉濃度蒸發至 320-350g/L時，從濃縮液出口引出，強制循環蒸發器二次熱蒸汽輸入至強制循環蒸發器預熱效。(2)從強制循環蒸發器濃縮液出口引出的溶液引入排鹽沉降槽(圖幻，控制其停留時間為4-8小時后，進行沉降分離。(3)經沉降槽分離得到的清液通過強制循環蒸發器(圖2、原液進口繼續蒸發濃縮，將其溶液中氧化鈉濃度濃縮至530-600g/L時，從濃縮液出口引出；(4)從濃縮液出口的溶液通過結晶槽(圖4)的進口引入結晶槽，控制結晶槽的溫度為30-60°C，停留時間為8-20h，實現水合鋁酸鈉結晶后，進行液固分離得到水合鋁酸鈉晶體和循環堿液。本發明的方法在經過以上步驟后能得到如下效果1.經液固分離，制得的循環堿液氧化鈉堿濃度530_600g/L，苛性比值為25-40，可用于處理拜爾赤泥和低品位鋁土礦；2.經液固分離，制得的水合鋁酸鈉晶體，苛性比值為1. 3-1. 7，可經溶解調整濃度后再用于傳統拜耳法種分系統；
圖1為本發明生產工藝流程2為本發明生產裝置強制循環蒸發器示意圖。(1)、強制循環蒸發器由加熱室和蒸發室兩大部分組成。(幻、1為蒸發原液進口 ；2為濃縮液出口 ；3為加熱蒸汽進口 ；4為二次蒸汽出口。圖3為本發明生產裝置排鹽沉降槽示意圖。(1)、配機械攪拌的鹽沉降槽。(2)、1 為蒸發濃縮液進口 ；2為清液溢流口 ；3為固含液底流口。圖4為本發明生產裝置鋁酸鈉結晶器示意圖。(1)、配機械攪拌的結晶槽和冷卻器。(2)、1為結晶液進口 ；2為結晶液出口 ；3為冷卻水進口 ；4為冷卻水出口。用本發明的拜耳法種分母液鋁堿分離的方法，以貴州平壩宏大拜耳法種分母液為例，其組成(wt % )如下
Al2O3 (g/L)Na2Ok (g/L)Na2Oc (g/L)溫度 α κ ( )87.1164.69.443.1 70
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實施例1首先將拜耳法種分母液在強制循環蒸發器中，蒸發至苛性堿濃度為320g/L后，將溶液引入排鹽槽，停留4小時后，進行沉降分離，經沉降分離后的清液再從原液進口引入強制循環蒸發器進行高堿蒸發至氧化鈉濃度為530g/L，然后將鋁酸鈉母液通過進料口引入結晶反應器中，控制結晶器內溫度為60°C，攪拌速率為50轉/分的條件下，結晶8小時后過濾，得到水合鋁酸鈉晶體和母液。得到的水合鋁酸鈉晶體的苛性比為1. 4，溶解后進行種分。 母液的苛性比升高至27，用于處理拜耳法赤泥，回收赤泥中的氧化鋁。實施例2首先將拜耳法種分母液在強制循環蒸發器中，蒸發至苛性堿濃度為340g/L后，將溶液引入排鹽槽，停留6小時后，進行沉降分離，纖沉降分離后的清液再從原液進口引入強制循環蒸發器進行高堿蒸發至氧化鈉濃度為560g/L，然后將鋁酸鈉母液通過進料口引入結晶反應器中，控制結晶器內溫度為50°C，攪拌速率為50轉/分的條件下，結晶16小時后過濾，得到水合鋁酸鈉晶體和母液。得到的水合鋁酸鈉晶體的苛性比為1.5，溶解后進行種分。母液的苛性比升高至32，用于處理拜耳法赤泥，回收赤泥中的氧化鋁。實施例3首先將拜耳法種分母液在強制循環蒸發器中，蒸發至苛性堿濃度為350g/L后，將溶液引入排鹽槽，停留8小時后，進行沉降分離，經沉降分離后的清液再從原液進口引入強制循環蒸發器進行高堿蒸發至氧化鈉濃度為580g/L，然后將鋁酸鈉母液通過進料口引入結晶反應器中，控制結晶器內溫度為40°C，攪拌速率為50轉/分的條件下，結晶20小時后過濾，得到水合鋁酸鈉晶體和母液。得到的水合鋁酸鈉晶體的苛性比為1.6，直接溶解后進行種分。母液的苛性比升高至35，用于處理拜耳法赤泥，回收赤泥中的氧化鋁。
權利要求
1.一種拜耳法種分母液制備高堿高苛性比鋁酸鈉溶液，同時提高循環效率的方法，其特征在于包括低堿蒸發、冷卻排鹽、高堿蒸發、鋁酸鈉結晶、液固分離等主要操作單元，該方法的操作步驟為(1)將拜耳法氧化鋁生產工藝中氧化鈉濃度為140-180g/L的種分母液從強制循環蒸發器(圖幻原液進口引入強制循環蒸發器中，待溶液中氧化鈉濃度蒸發至320-350g/L時， 從濃縮液出口引出；(2)從強制循環蒸發器濃縮液出口引出的溶液引入排鹽沉降槽(圖幻，控制其停留時間為4-8小時后，進行沉降槽分離。(3)經沉降槽分離得到的清液通過強制循環蒸發器(圖2、原液進口繼續蒸發濃縮，將其溶液中氧化鈉濃度蒸發至530-600g/L時，從濃縮液出口引出；(4)從濃縮液出口的溶液通過結晶槽(圖4)的進口引入結晶槽，控制結晶槽的溫度為 30-60°C，停留時間為8-20h，實現水合鋁酸鈉結晶后，進行液固分離得到水合鋁酸鈉晶體和循環堿液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于制得的循環堿液氧化鈉堿濃度530-600g/ L，苛性比值為25-40。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征制得的水合鋁酸鈉晶體，苛性比值為1.3-1. 7。
全文摘要
本發明公開了一種由拜耳法種分母液制備高堿高苛性比溶液和提高傳統種分效率的方法，將拜耳法種分母液引入強制循環蒸發器中，蒸至氧化鈉濃度為320-350g/L后，引入排鹽槽，停留4-8小時后，進行沉降分離，清液再引入強制循環蒸發器進行高堿蒸發至氧化鈉濃度為530-600g/L，引入結晶反應器中進行結晶，控制結晶器內溫度為30-60℃，結晶8-20小時后過濾，得到水合鋁酸鈉晶體和母液。得到的水合鋁酸鈉晶體的苛性比為1.3-1.7，可直接溶解后進行種分。母液的苛性比升高至25-40，可用于處理拜耳法赤泥或低品位鋁土礦，并回收赤泥中的氧化鋁。本發明特別為回收拜耳法赤泥中的氧化鋁創造了條件，經濟效益顯著，同時還有效地提高了傳統種分的效率。
文檔編號C01F7/04GK102502740SQ20111028742
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者張澤林, 楊家寬, 鄢金松 申請人:北京億維德曼科技發展有限公司