处理氧化铝生产中高蒸母液的方法与流程

本发明涉及化工领域，具体地，涉及处理氧化铝生产中高蒸母液的方法。

背景技术：

在拜耳法生产氧化铝的过程中，矿石和石灰中CO₂在生产过程中与NaOH反应生成Na₂CO₃，Na₂CO₃逐渐积累会降低循环效率，增加了生产成本；会在设备和管道上析出，影响正常生产，所以拜耳法生产氧化铝过程中产生的Na₂CO₃升高到一定浓度后必须排除，使之保持在一个较低的水平。传统的处理方法是通过开启强制蒸发器提高蒸发母液浓度，促进Na₂CO₃晶体析出，通过过滤分离的Na₂CO₃晶体和附液与石灰乳反应，得到NaOH返回到拜耳法生产系统进行配料，苛化渣直接经赤泥沉降排到赤泥堆场。传统处理方法有以下缺点：1、石灰消耗量大。2、石灰乳的添加造成氧化铝的损失和生产成本的提高。

由此，对高蒸母液的处理方法有待研究。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理处理氧化铝生产中高蒸母液的方法，利用该方法利用铝灰回收高蒸母液中的碳酸钠，实现以废制废，实现资源的回收利用。

需要说明的是，本发明是基于发明人的下列工作而完成的：

在电解铝生产和铝加工过程中，会产生总铝1～12％的铝灰。铝灰的主要成份有氧化铝70％左右、氮化铝12％左右、单质铝3％左右。铝灰是一种危险废弃物。Na₂CO₃与铝灰烧结能将铝灰中的铝转化为铝酸钠，而拜耳法生产氧化铝过程中产生的Na₂CO₃升高到一定浓度后必须排除，发明人发现，利用铝灰处理氧化铝生产过程中的Na₂CO₃，即回收了拜耳法生产氧化铝过程中大量的碳酸钠，又回收了铝灰中的有价物质，并使危险废弃物转化率一般废弃物，便于有毒危险废弃物的处理。

因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理氧化铝生产中高蒸母液的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将所述高蒸母液进行沉降分离，以便得到浓缩母液和碳酸钠；将铝灰与碳酸钠进行烧结处理，以便得到熟料，其中，所述熟料中含有铝酸钠；将所述熟料进行制浆处理，以便得到浆液；将所述浆液进行精滤处理，以便得到铝酸钠溶液；将所述铝酸钠溶液进行晶种分解处理，以便得到氢氧化铝和所述高蒸母液。

根据本发明实施例的处理氧化铝生产中高蒸母液的方法，利用危险废弃物铝灰处理氧化铝生产过程中的高蒸母液中的大量Na₂CO₃，即省去碳酸钠苛化的工艺，并回收了拜耳法生产氧化铝过程中大量的碳酸钠，又回收了铝灰中的有价物质，并使危险废弃物铝灰转化为一般废弃物，便于有毒危险废弃物的处理。

另外，根据本发明上述实施例的处理氧化铝生产中高蒸母液的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述铝灰与所述碳酸钠按质量比1：(1-1.2)进行所述烧结处理。

根据本发明的实施例，所述烧结处理的温度为700-1600摄氏度。

根据本发明的实施例，所述烧结处理的温度为1100-1200摄氏度。

根据本发明的实施例，所述烧结处理的时间为10-60分钟。

根据本发明的实施例，所述烧结处理是利用气态悬浮焙烧炉、回转窑或电炉进行的。

根据本发明的实施例，进一步包括：在所述制浆处理前，对所述熟料进行磨细处理，以便得到熟料细粉。

根据本发明的实施例，所述熟料细粉的平均粒径为30-100μm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的处理氧化铝生产中高蒸母液的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的处理氧化铝生产中高蒸母液的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理氧化铝生产中高蒸母液的方法。参考图1，根据本发明的实施例，该方法包括：

S100沉降分离

根据本发明的实施例，将高蒸母液进行沉降分离，得到浓缩母液和碳酸钠。高蒸母液中含有大量的碳酸钠，通过沉降处理，使碳酸钠析出，相对于浓缩母液，铝灰与碳酸钠晶体的反应活性更高。其中，需要说明的是，高蒸母液来自于拜尔法生产氧化铝过程中的母液。

S200烧结处理

根据本发明的实施例，将铝灰与碳酸钠进行烧结处理，得到熟料，其中，该熟料中含有铝酸钠。铝灰的主要成份包括氧化铝70％左右、氮化铝12％左右和单质铝3％左右。将铝灰与碳酸钠进行烧结处理，二者发生化学反应，反应方程式如下

AlN+3H₂O＝＝Al(OH)₃+NH₃↑

2Al+Na₂CO₃+O₂→Na₂O·Al₂O₃+CO₂↑

Al₂O₃+Na₂CO₃→Na₂O·Al₂O₃+CO₂↑

从而，利用危险废弃物铝灰与Na₂CO₃反应，即省去高蒸母液的碳酸钠苛化的工艺，并且回收了拜耳法生产氧化铝过程中大量的碳酸钠，又回收了铝灰中的有价物质，并使危险废弃物转化率一般废弃物，便于有毒危险废弃物的处理。

根据本发明的实施例，铝灰与碳酸钠按质量比1：(0.8-1.2)进行烧结处理。由此，要确保铝灰与碳酸钠充分反应，碳酸钠适当过量保证氧化铝回收率。

根据本发明的实施例，烧结处理的温度为700-1600摄氏度。由此，在该温度条件下，铝灰与碳酸钠的反应活性高，反应速度快。根据本发明的优选实施例，烧结处理的温度为1100-1200摄氏度。由此，铝灰与碳酸钠的反应活性显著提高，明显缩短了反应时间，加快了高蒸母液处理的进程。

根据本发明的实施例，烧结处理的时间可以根据烧结处理的温度以及烧结反应物的量决定，通常地，烧结处理的时间为10-60分钟。例如烧结温度在800摄氏度以下要烧结30分钟以上，氧化铝才能充分反应；当烧结温度在1100摄氏度左右时，烧结20分钟左右氧化铝就能充分反应；1500摄氏度以上，烧结10分钟左右氧化铝就能充分反应。

根据本发明的实施例，进行烧结处理的装置不受特别的限制，只要烧结温度和时间能达到，使反应充分完成即可，可以根据生产条件和反应原料的特性等选择不同的装置。根据本发明的一些实施例，烧结处理可以利用气态悬浮焙烧炉、回转窑或电炉进行。具体地，气态悬浮焙烧炉要求入料含水低，停留时间短；电炉能耗高，不适合工业大规模生产；回转窑对入料要求低，烧结时间有保障。

S300制浆处理

根据本发明的实施例，将熟料进行制浆处理，得到浆液。制浆就是将固体铝酸钠溶解进入到溶液里面，直接用水就可以将铝酸钠溶解。根据本发明的一些实施例，在稀释浆液槽中进行该制浆处理。由此，便于浆液的混合和调配。

S400精滤处理

根据本发明的实施例，将浆液进行精滤处理，得到铝酸钠溶液。由此，通过精滤处理，去除浆液中的杂质，使后续得到的氢氧化铝和高蒸母液的杂质含量更低，品质更佳。

S500晶种分解处理

根据本发明的实施例，将铝酸钠溶液进行晶种分解处理，得到氢氧化铝和高蒸母液。由此，铝酸钠溶液中的铝以氢氧化铝的形式析出，从而，从铝酸钠溶液中分离回收铝，而得到高蒸母液可以循环利用，降低生产成本。根据本发明的实施例，铝灰中铝的回收率达80％以上，不仅实现了铝灰无害化，而且，回收了铝灰中高经济价值的铝，变废为宝。

参考图2，根据本发明的实施例，该方法进一步包括：

S600磨细处理

根据本发明的实施例，在制浆处理前，对熟料进行磨细处理，得到熟料细粉。通过磨细处理，使固体铝酸钠充分溶解为溶液，有利于制浆处理。

根据本发明的一些实施例，熟料细粉的平均粒径为30-100μm。由此，熟料细粉的溶解性好，有利于后续的制浆处理。根据本发明的优选实施例，当熟料细粉的平均粒径为60μm左右时，铝酸钠的溶剂性更佳，利用该熟料细粉进行制浆处理得到的浆液的效果好。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

利用本发明实施例的方法处理氧化铝生产中高蒸母液，具体步骤如下：

(1)将拜耳法生产氧化铝过程中的高蒸母液进行沉降分离，得到浓缩母液和碳酸钠。

(2)将碳酸钠进行压滤处理，得到滤饼。

(3)将50g铝灰与53g滤饼在1150℃下烧结30分钟，得到熟料。

(4)将熟料加200ml水溶解，进行调浆，得到浆液。

(5)将浆液过滤后分析液相成分，其中，铝酸纳为51.11g/l，则氧化铝的产出率为71.05％。

由此，危险废弃物铝灰处理氧化铝生产过程中的高蒸母液中的大量Na₂CO₃，即省去碳酸钠苛化的工艺，并回收了拜耳法生产氧化铝过程中大量的碳酸钠，又回收了铝灰中的有价物质，并且铝的回收率高，达到71.05％，同时，使危险废弃物铝灰转化为一般废弃物，便于有毒危险废弃物的处理。

实施例2

利用本发明实施例的方法处理氧化铝生产中高蒸母液，具体步骤如下：

(1)将拜耳法生产氧化铝过程中的高蒸母液进行沉降分离，得到浓缩母液和碳酸钠。

(2)将碳酸钠进行压滤处理，得到滤饼。

(3)将50g铝灰与40g滤饼在1150℃下烧结30分钟，得到熟料。

(4)将熟料加200ml水溶解，进行调浆，得到浆液。

(5)将浆液过滤后分析液相成分，其中，铝酸纳为66.21g/l，则氧化铝的产出率为82.35％。

由此，危险废弃物铝灰处理氧化铝生产过程中的高蒸母液中的大量Na₂CO₃，即省去碳酸钠苛化的工艺，并回收了拜耳法生产氧化铝过程中大量的碳酸钠，又回收了铝灰中的有价物质，并且铝的回收率高，高达82.35％，同时，使危险废弃物铝灰转化为一般废弃物，便于有毒危险废弃物的处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。