一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法
【專利摘要】本發明涉及一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法,包括步驟:鋁土礦預處理、酸溶、鋁鹽結晶、晶體洗滌和焙燒等。本發明的方法具有工藝流程短、工藝技術條件寬泛、能耗低、易于實現產業化、降低生產成本等優勢。
【專利說明】一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金、化工領域,涉及一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法。
【背景技術】
[0002]目前,世界上90%的氧化鋁工業都是以鋁土礦為原料進行生產的。不同性質和質量的礦石,其生產工藝不同。國外大多為三水鋁石型礦石,鋁硅比較高,主要采用拜耳法生產氧化鋁;我國鋁礦石主要為一水硬鋁石型礦石,鋁硅比較低,工業生產主要采用燒結法和聯合法。
[0003]專利申請文件CN102180495A公開了一種用燒結法從鋁土礦生產氧化鋁的方法,將破碎后的鋁土礦與氫氧化鈉按一定比例混合研磨,再通過焙燒、浸取、沉淀過濾、助劑回收、洗滌和煅燒等工藝生產氧化鋁。
[0004]專利申請文件CN101113001A公開了一種采用拜耳法處理中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法,在拜耳法工藝過程中,加入脫鋁渣代替石灰作為添加劑進行溶出,再經洗滌、過濾、種分等工藝生產氧化鋁。
[0005]相比較而言,燒結法、聯合法及其改良法存在以下缺點:首先,生產過程的能耗較高,單位產品的綜合能耗高達38GJ以上,是拜耳法能耗的2~4倍;其次,工藝流程復雜,建設投資費用較大。對于大中型氧化鋁工程,混聯法單位產品的建設投資費用比拜耳法高20%以上。
[0006]而拜耳法不能經濟地處理中低品位的鋁土礦,其根本原因是:鋁土礦中的含硅礦物在氧化鋁的溶出過程中,與溶液中的鋁酸鈉反應生成水合鋁硅酸鈉進入赤泥。鋁土礦中每IKg可反應的二氧化硅就會有IKg的氧`化鋁和0.608Kg的堿進行反應而損失掉。隨著鋁土礦鋁硅比的降低,鋁礦中可提取氧化鋁的比例減小,堿的損失則大幅度增加。《氧化鋁廠工藝設計規范》規定,在現有建設條件下,采用拜耳法生產氧化鋁的礦石鋁硅比宜大于8。
[0007]因此,研究新型、經濟的中低品位鋁土礦生產氧化鋁方法,已經成為保證我國氧化鋁產業可持續發展的一個關鍵課題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是針對現有技術的不足,提供一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法。
[0009]本發明的目的是通過以下方式實現的:
[0010]中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法包括以下步驟:
[0011]a、鋁土礦預處理:將中低品位鋁土礦粉碎成小于120目的細粉,加水配成固含為20~40%的料漿,過濾得濾餅;
[0012]b、酸溶:向濾餅中加入酸進行酸溶反應,得到粗的鋁鹽溶液,其中,濾餅與酸溶液的質量比為1:2~5,優選為1:2~3 ;酸溶液質量分數為10~30%,優選為15~25%;反應溫度為100~200°C,優選120~150°C;反應時間I~4h,優選2~4h ;反應壓力為0.1~2.5MPa,優選為 0.3 ~1.0MPa ;
[0013]C、鋁鹽結晶:采用真空結晶工藝結晶,使鋁鹽溶液在真空狀態下低溫蒸發濃縮產生鋁鹽晶體,并分離鋁鹽晶體; [0014]優選地,所述結晶過程分為進料期、晶核生成期和結晶期三個階段,進料期真空度為6~12kPa,優選為8~IOkPa,進料時間15~30min,優選為20~25min,優選地,該階段中,鋁鹽溶液溫度可降至40°C以下;晶核生成期真空度為3~5kPa,優選為4kPa,時間為10~35min,優選為25~30min,優選地,該階段中,鋁鹽溶液溫度可降至30°C以下,鋁鹽溶液濃度為40~60wt.% ;結晶期真空度為1.5~2.5kPa,優選為1.8~2.2kPa,時間35~50min,優選為 40 ~45min ;
[0015]優選地,將獲得的鋁鹽晶體加水配制成鋁鹽溶液,重復上述結晶、分離晶體過程;優選地,重復結晶I~3次;
[0016]d、晶體洗滌:洗滌晶體表面吸附的雜質,如鐵、鉀、鈉、鈣、鎂等離子;洗滌時間為2~10s,優選為3~5s ;優選地,采用噴淋方式對晶體進行快速洗滌;
[0017]e、焙燒:將鋁鹽晶體分段焙燒得到氧化鋁和酸性煙氣,低溫焙燒溫度為200~500°C,優選300~400°C ;低溫焙燒時間為30~50分鐘,優選為35~45分鐘;高溫焙燒溫度為750~1200°C,優選900~1150°C ;高溫焙燒時間為70~90分鐘,優選為75~85分鐘。
[0018]優選地,步驟b的酸是鹽酸、硫酸或硝酸。
[0019]優選地,步驟b的酸溶反應在常壓下進行,反應溫度為80~110°C,優選100~IlO0C ;反應時間I~4h,優選2~4h。
[0020]優選地,為了促進氯化鋁結晶更徹底,可以將步驟e中得到的酸性煙氣通入步驟c中,煙氣中的酸性氣體與鋁鹽溶液中的Al離子摩爾比為1:4~1:6。所述酸性氣體如HCl、SO2, SO3> NO 和 / 或 NO2 等。
[0021]優選地,可以將c步驟重復I~3次,將分離晶體后的溶液返回鋁鹽溶液中繼續濃縮結晶,以得到純凈的鋁鹽晶體。
[0022]優選地,將步驟e產生的酸性煙氣回收后用于步驟b中,不但節約成本,而且環保。
[0023]優選地,步驟c分離結晶后產生的溶液含有較高的鐵離子,可以經高溫蒸發水解,制備鐵廣品。
[0024]在本發明中,中低品位鋁土礦是指鋁硅比(A/S)為3~7的鋁土礦。
[0025]本領域技術人員已知,上述各優選技術特征可以以任何方式組合,所得到的完整實施方案和技術效果都是本領域技術人員可以預見的。
[0026]本發明的方法與目前應用較多的“堿法”工藝相比,具有如下優點:
[0027]( I)工藝流程短,工藝技術條件寬泛,能耗低,易于實現產業化。由于采用低溫低壓直接酸溶的方法提取其中的氧化鋁,避免了“堿法”系統中需要在高溫煅燒(使用碳酸鈉的煅燒溫度為850°C左右,石灰石煅燒的溫度在1400°C左右)才能將氧化鋁活化、溶出這一缺點,易于實現產業化。
[0028](2)由于主要原料酸,如鹽酸可實現完全循環使用,損耗低,避免了“堿法”工藝過程中致命的“堿耗高”的問題,從而使生產成本大幅降低。
[0029](3)投資成本降低。該發明工藝技術條件寬泛,低溫低壓,故其生產設備大多可在常規化工設備基礎上進行相應的改造,無特殊專用設備,使得投資成本降低。
[0030]該工藝制備的氧化鋁指標滿足國家規定標準,其中主要雜質指標Fe2O3平均含量低于0.02%,氯含量低于0.02%, Al2O3平均含量達98.60%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明的中低品位鋁土礦生產氧化鋁的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]現結合圖1和以下【具體實施方式】和實施例說明本發明的方法,但本
【發明內容】
不限于此。
[0033]下面實施例中的原料采用某地的中低品位鋁土礦,其化學成分見表1。
[0034]表1:鋁土礦化學組成(wt.%)
[0035]
【權利要求】
1.一種中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法,包括步驟: a、鋁土礦預處理:將中低品位鋁土礦粉碎成小于120目的細粉,加水配成固含為20~40%的料漿,過濾得濾餅; b、酸溶:向濾餅中加入酸溶液進行酸溶反應,得到粗的鋁鹽溶液,其中,濾餅與酸溶液的質量比為1:2~5,優選為1:2~3 ;酸溶液質量分數為10~30%,優選為15~25%;反應溫度為100~200°C,優選120~150°C;反應時間I~4h,優選2~4h ;反應壓力為0.1~2.5MPa,優選為 0.3 ~1.0MPa ; C、鋁鹽結晶:使鋁鹽溶液在真空狀態下低溫蒸發濃縮產生鋁鹽晶體,并分離鋁鹽晶體;優選地,將獲得的鋁鹽晶體加水配制成鋁鹽溶液,重復結晶;優選地,重復結晶I~3次; d、晶體洗滌:洗滌晶體表面吸附的雜質,洗滌時間為2~10s,優選為3~5s;優選地,所述雜質為鐵、鉀、鈉、鈣、鎂離子;優選地,采用噴淋方式對晶體進行快速洗滌; e、焙燒:將鋁鹽晶體分段焙燒得到氧化鋁和酸性煙氣,低溫焙燒溫度為200~500°C,優選300~400°C ;低溫焙燒時間為30~50分鐘,優選為35~45分鐘;高溫焙燒溫度為750~1200°C,優選900~1150°C ;高溫焙燒時間為70~90分鐘,優選為75~85分鐘。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟b中的酸是鹽酸、硫酸或硝酸。
3.根據權利要求1所述的方法, 其特征在于,步驟b的酸溶反應在常壓下進行,反應溫度為80~110°C,優選100~110°C ;反應時間為I~4h,優選2~4h。
4.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟c中,所述結晶過程分為進料期、晶核生成期和結晶期,其中,進料期真空度為6~12kPa,優選為8~IOkPa,進料時間15~30min,優選為20~25min,優選地,該階段中,鋁鹽溶液溫度可降至40°C以下;晶核生成期真空度為3~5kPa,優選為4kPa,時間為10~35min,優選為25~30min,優選地,該階段中,鋁鹽溶液溫度可降至30°C以下,鋁鹽溶液濃度為40~60wt.% ;結晶期真空度為1.5~2.5kPa,優選為1.8~2.2kPa,時間為35~50min,優選為40~45min。
5.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,將步驟e中得到的酸性煙氣通入步驟c中,煙氣中的酸性氣體與鋁鹽溶液中的Al離子摩爾比為1:4~1:6 ;優選地,所述酸性氣體為 HCl、SO2、SO3、NO 和 / 或 NO2。
6.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,將步驟c重復I~3次,分離晶體后的溶液返回鋁鹽溶液中繼續濃縮結晶。
7.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,將步驟e中產生的酸性煙氣返回至b步驟。
8.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述中低品位鋁土礦是指鋁硅比為3~7的招土礦。
9.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟b中,反應后過濾的濾液用于下一步結晶,過濾的濾餅洗滌后用于生產建筑材料或添加劑。
10.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,步驟C中,將分離晶體后產生的溶液高溫蒸發水解,制備鐵產品。
【文檔編號】C01F7/20GK103738989SQ201310687295
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】郭昭華, 池君洲, 王永旺, 董宏, 陳東, 劉大銳, 王珍, 胡紅霞, 范培育 申請人:中國神華能源股份有限公司