一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括步骤：铝土矿预处理、酸溶、铝盐结晶、晶体洗涤和焙烧等。本发明的方法具有工艺流程短、工艺技术条件宽泛、能耗低、易于实现产业化、降低生产成本等优势。
【专利说明】一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金、化工领域，涉及一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法。
【背景技术】
[0002]目前，世界上90%的氧化铝工业都是以铝土矿为原料进行生产的。不同性质和质量的矿石，其生产工艺不同。国外大多为三水铝石型矿石，铝硅比较高，主要采用拜耳法生产氧化铝；我国铝矿石主要为一水硬铝石型矿石，铝硅比较低，工业生产主要采用烧结法和联合法。
[0003]专利申请文件CN102180495A公开了一种用烧结法从铝土矿生产氧化铝的方法，将破碎后的铝土矿与氢氧化钠按一定比例混合研磨，再通过焙烧、浸取、沉淀过滤、助剂回收、洗涤和煅烧等工艺生产氧化铝。
[0004]专利申请文件CN101113001A公开了一种采用拜耳法处理中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，在拜耳法工艺过程中，加入脱铝渣代替石灰作为添加剂进行溶出，再经洗涤、过滤、种分等工艺生产氧化铝。
[0005]相比较而言，烧结法、联合法及其改良法存在以下缺点:首先，生产过程的能耗较高，单位产品的综合能耗高达38GJ以上，是拜耳法能耗的2~4倍；其次，工艺流程复杂，建设投资费用较大。对于大中型氧化铝工程，混联法单位产品的建设投资费用比拜耳法高20%以上。
[0006]而拜耳法不能经济地处理中低品位的铝土矿，其根本原因是:铝土矿中的含硅矿物在氧化铝的溶出过程中，与溶液中的铝酸钠反应生成水合铝硅酸钠进入赤泥。铝土矿中每IKg可反应的二氧化硅就会有IKg的氧`化铝和0.608Kg的碱进行反应而损失掉。随着铝土矿铝硅比的降低，铝矿中可提取氧化铝的比例减小，碱的损失则大幅度增加。《氧化铝厂工艺设计规范》规定，在现有建设条件下，采用拜耳法生产氧化铝的矿石铝硅比宜大于8。
[0007]因此，研究新型、经济的中低品位铝土矿生产氧化铝方法，已经成为保证我国氧化铝产业可持续发展的一个关键课题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法。
[0009]本发明的目的是通过以下方式实现的:
[0010]中低品位铝土矿生产氧化铝的方法包括以下步骤:
[0011]a、铝土矿预处理:将中低品位铝土矿粉碎成小于120目的细粉，加水配成固含为20~40%的料浆，过滤得滤饼；
[0012]b、酸溶:向滤饼中加入酸进行酸溶反应，得到粗的铝盐溶液，其中，滤饼与酸溶液的质量比为1:2~5，优选为1:2~3 ;酸溶液质量分数为10~30%，优选为15~25%;反应温度为100~200°C，优选120~150°C;反应时间I~4h，优选2~4h ;反应压力为0.1~2.5MPa,优选为 0.3 ~1.0MPa ；
[0013]C、铝盐结晶:采用真空结晶工艺结晶，使铝盐溶液在真空状态下低温蒸发浓缩产生铝盐晶体，并分离铝盐晶体； [0014]优选地，所述结晶过程分为进料期、晶核生成期和结晶期三个阶段，进料期真空度为6~12kPa，优选为8~IOkPa,进料时间15~30min，优选为20~25min，优选地，该阶段中，铝盐溶液温度可降至40°C以下；晶核生成期真空度为3~5kPa，优选为4kPa，时间为10~35min，优选为25~30min，优选地，该阶段中，铝盐溶液温度可降至30°C以下，铝盐溶液浓度为40~60wt.% ;结晶期真空度为1.5~2.5kPa，优选为1.8~2.2kPa，时间35~50min,优选为 40 ~45min ；
[0015]优选地，将获得的铝盐晶体加水配制成铝盐溶液，重复上述结晶、分离晶体过程；优选地，重复结晶I~3次；
[0016]d、晶体洗涤:洗涤晶体表面吸附的杂质，如铁、钾、钠、钙、镁等离子；洗涤时间为2~10s，优选为3~5s ;优选地，采用喷淋方式对晶体进行快速洗涤；
[0017]e、焙烧:将铝盐晶体分段焙烧得到氧化铝和酸性烟气，低温焙烧温度为200~500°C，优选300~400°C ;低温焙烧时间为30~50分钟，优选为35~45分钟；高温焙烧温度为750~1200°C，优选900~1150°C ;高温焙烧时间为70~90分钟，优选为75~85分钟。
[0018]优选地，步骤b的酸是盐酸、硫酸或硝酸。
[0019]优选地，步骤b的酸溶反应在常压下进行，反应温度为80~110°C，优选100~IlO0C ;反应时间I~4h，优选2~4h。
[0020]优选地，为了促进氯化铝结晶更彻底，可以将步骤e中得到的酸性烟气通入步骤c中，烟气中的酸性气体与铝盐溶液中的Al离子摩尔比为1:4~1:6。所述酸性气体如HCl、SO2, SO3> NO 和 / 或 NO2 等。
[0021]优选地，可以将c步骤重复I~3次，将分离晶体后的溶液返回铝盐溶液中继续浓缩结晶，以得到纯净的铝盐晶体。
[0022]优选地，将步骤e产生的酸性烟气回收后用于步骤b中，不但节约成本，而且环保。
[0023]优选地，步骤c分离结晶后产生的溶液含有较高的铁离子，可以经高温蒸发水解，制备铁广品。
[0024]在本发明中，中低品位铝土矿是指铝硅比(A/S)为3~7的铝土矿。
[0025]本领域技术人员已知，上述各优选技术特征可以以任何方式组合，所得到的完整实施方案和技术效果都是本领域技术人员可以预见的。
[0026]本发明的方法与目前应用较多的“碱法”工艺相比，具有如下优点:
[0027]( I)工艺流程短，工艺技术条件宽泛，能耗低，易于实现产业化。由于采用低温低压直接酸溶的方法提取其中的氧化铝，避免了“碱法”系统中需要在高温煅烧(使用碳酸钠的煅烧温度为850°C左右，石灰石煅烧的温度在1400°C左右)才能将氧化铝活化、溶出这一缺点，易于实现产业化。
[0028](2)由于主要原料酸，如盐酸可实现完全循环使用，损耗低，避免了“碱法”工艺过程中致命的“碱耗高”的问题，从而使生产成本大幅降低。
[0029](3)投资成本降低。该发明工艺技术条件宽泛，低温低压，故其生产设备大多可在常规化工设备基础上进行相应的改造，无特殊专用设备，使得投资成本降低。
[0030]该工艺制备的氧化铝指标满足国家规定标准，其中主要杂质指标Fe2O3平均含量低于0.02%,氯含量低于0.02%, Al2O3平均含量达98.60%。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的中低品位铝土矿生产氧化铝的流程图。
【具体实施方式】
[0032]现结合图1和以下【具体实施方式】和实施例说明本发明的方法，但本
【发明内容】
不限于此。
[0033]下面实施例中的原料采用某地的中低品位铝土矿，其化学成分见表1。
[0034]表1:铝土矿化学组成(wt.%)
[0035]
【权利要求】
1.一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，包括步骤: a、铝土矿预处理:将中低品位铝土矿粉碎成小于120目的细粉，加水配成固含为20~40%的料浆，过滤得滤饼； b、酸溶:向滤饼中加入酸溶液进行酸溶反应，得到粗的铝盐溶液，其中，滤饼与酸溶液的质量比为1:2~5，优选为1:2~3 ;酸溶液质量分数为10~30%，优选为15~25%;反应温度为100~200°C，优选120~150°C;反应时间I~4h，优选2~4h ;反应压力为0.1~2.5MPa,优选为 0.3 ~1.0MPa ； C、铝盐结晶:使铝盐溶液在真空状态下低温蒸发浓缩产生铝盐晶体，并分离铝盐晶体；优选地，将获得的铝盐晶体加水配制成铝盐溶液，重复结晶；优选地，重复结晶I~3次； d、晶体洗涤:洗涤晶体表面吸附的杂质，洗涤时间为2~10s，优选为3~5s;优选地，所述杂质为铁、钾、钠、钙、镁离子；优选地，采用喷淋方式对晶体进行快速洗涤； e、焙烧:将铝盐晶体分段焙烧得到氧化铝和酸性烟气，低温焙烧温度为200~500°C，优选300~400°C ;低温焙烧时间为30~50分钟，优选为35~45分钟；高温焙烧温度为750~1200°C，优选900~1150°C ;高温焙烧时间为70~90分钟，优选为75~85分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的酸是盐酸、硫酸或硝酸。
3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于，步骤b的酸溶反应在常压下进行，反应温度为80~110°C，优选100~110°C ;反应时间为I~4h，优选2~4h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中，所述结晶过程分为进料期、晶核生成期和结晶期，其中，进料期真空度为6~12kPa，优选为8~IOkPa,进料时间15~30min，优选为20~25min，优选地，该阶段中，铝盐溶液温度可降至40°C以下；晶核生成期真空度为3~5kPa，优选为4kPa，时间为10~35min，优选为25~30min，优选地，该阶段中，铝盐溶液温度可降至30°C以下，铝盐溶液浓度为40~60wt.% ;结晶期真空度为1.5~2.5kPa，优选为1.8~2.2kPa，时间为35~50min，优选为40~45min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤e中得到的酸性烟气通入步骤c中，烟气中的酸性气体与铝盐溶液中的Al离子摩尔比为1:4~1:6 ;优选地，所述酸性气体为 HCl、SO2、SO3、NO 和 / 或 NO2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤c重复I~3次，分离晶体后的溶液返回铝盐溶液中继续浓缩结晶。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤e中产生的酸性烟气返回至b步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中低品位铝土矿是指铝硅比为3~7的招土矿。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，反应后过滤的滤液用于下一步结晶，过滤的滤饼洗涤后用于生产建筑材料或添加剂。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中，将分离晶体后产生的溶液高温蒸发水解，制备铁产品。
【文档编号】C01F7/20GK103738989SQ201310687295
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】郭昭华, 池君洲, 王永旺, 董宏, 陈东, 刘大锐, 王珍, 胡红霞, 范培育 申请人:中国神华能源股份有限公司