一种利用氢氧化钠溶出铝土矿中氧化铝的方法

摘要

一种以氢氧化钠溶液为溶出剂溶出铝土矿生产氧化铝的方法，与拜尔法采用种分母液作为溶出剂的方法相比，可大幅度提高单位碱液的溶出能力，在进行预脱硅处理后可用于中低品位铝土矿中氧化铝的溶出。该方法减少了物料的无效循环，显著提高设备的生产效率。该方法所使用的氢氧化钠溶液可通过膜电解铝酸钠分解母液碳酸钠溶液而循环利用。

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝的生产领域，特别是利用高纯高浓度氢氧化钠液溶出铝土矿中氧化铝的方法。

技术背景

目前国内外氧化铝生产的方法主要有拜耳法、烧结法和联合法。联合法仅是拜耳法和烧结法的组合。拜耳法能耗低，是目前世界各国普遍采用的生产氧化铝的工艺方法。烧结法能耗高，仅用于含硅高的低质量矿石的氧化铝生产。拜耳法工艺流程是：用含铝酸钠的氢氧化钠溶液溶出铝土矿中的氧化铝，然后采用添加氢氧化铝晶种的方法(种分)使溶出后的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，再经固液分离后，固体氢氧化铝焙烧制成氧化铝，液体(母液)返回溶出工序溶出新的矿石。

拜耳法工艺的溶出过程，是用种分循环母液溶出铝土矿中氧化铝的过程。由于种分的分解率只有～50％，循环母液的铝钠质量比在0.5左右，在循环母液中含有大量的氢氧化铝，因而使其对铝土矿中的氧化铝的溶出能力及物料循环效率只能发挥出50％左右，能源消耗也相对偏高。若改用铝钠质量比接近零的纯净氢氧化钠溶液作为溶出剂替代原来的循环母液，显然可以大幅度提高溶出剂对铝土矿中的氧化铝的溶出能力，问题的关键是如何源源不断地得到可循环再生的纯净氢氧化钠溶液。

在2007年申报的一项中国发明专利“一种碱溶碳分法生产氧化铝的工艺(申请号200710178670.2)”中，提出了一种“以氢氧化钠溶液为溶出剂，溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液；用碳酸氢钠分解铝酸钠溶液得到氢氧化铝固体沉淀和碳酸钠溶液；固液分离后，氢氧化铝固体沉淀用来焙烧制取氧化铝产品，碳酸钠通过电解转化为可循环利用的氢氧化钠溶液和碳酸氢钠溶液，即所得氢氧化钠返回溶出工序溶出新矿石，所得碳酸氢钠返回分解铝酸钠溶液”的生产氧化铝的工艺方法。

本发明涉及上述碱溶碳分法生产氧化铝工艺中以氢氧化钠溶液为矿石溶出剂生产氧化铝的溶出新方法。本发明所提出的溶出剂-氢氧化钠溶液由于是通过碳酸钠电解制得的，所以其铝钠质量比接近零，而且其氢氧化钠浓度明显高于拜耳法母液中氢氧化钠的浓度。正是这种纯净高浓度氢氧化钠溶液的应用，致使溶出过程的溶出能力和设备的生产效率得以大幅度提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以氢氧化钠溶液为溶出剂溶出铝土矿生产氧化铝的方法。与拜尔法采用种分母液(含有部分未分解的铝酸钠)作为溶出液的方法相比，该方法可大幅度提高溶出能力，并显著提高设备的生产效率。

本发明所使用的矿石溶出剂-纯净高浓度氢氧化钠溶液，可以通过2007年申请专利200710178670.2所揭示的碱溶碳分氧化铝生产方法，即“采用碳酸氢钠分解铝酸钠溶液，然后以膜电解方式将分解母液碳酸钠溶液转化为可循环利用的碳酸氢钠和氢氧化钠”的方法获得。

本发明提出的以氢氧化钠溶液为溶出剂溶出铝土矿中氧化铝的方法是通过以下技术方案实现的。

以浓度为100～300g/L(以Na₂O计)的氢氧化钠溶液作为溶出剂，按照一定的钠铝摩尔比(溶出剂中Na₂O与铝土矿中Al₂O₃的摩尔比)与铝土矿混合，经预脱硅处理，再在240～280℃进行溶出，矿石中的氧化铝溶出率可达到70％以上。

本发明提出的以氢氧化钠溶液为溶出剂溶出铝土矿中氧化铝的方法，其优点在于：

第一、单位质量碱液的溶出效率提高。拜尔法种分母液中含有约50％未分解的铝酸钠(即钠铝比约为0.5左右)，以该母液溶出铝土矿中的氧化铝，平均每千克Na₂O溶出氧化铝为0.3千克左右；本发明方法中采用不含铝酸钠的高纯度氢氧化钠溶液，平均每千克Na₂O可溶出Al₂O₃ 0.7千克，溶出效率成倍提高；

第二、氢氧化钠溶出剂可通过膜电解方式实现循环利用。

第三、采用适当的预脱硅方法，该方法也可适用于中低品位铝土矿中氧化铝的溶出。

为了更好的说明本技术发明的特征，下面通过具体的实施例进行说明。

实施例

实施例1  氢氧化钠溶液与拜尔法种分母液对铝土矿中氧化铝的溶出性能比较

取苛性碱浓度为194g/L(按Na₂O计)、总碱度为215g/L(按Na₂O计)、Al₂O₃含量为96g/L的拜尔法种分母液为溶出剂，按照溶出剂的Na₂O与铝土矿的Al₂O₃的摩尔比为1.29的比例配料，在高压容器中对铝硅比A/S＝5.07的铝土矿进行高压溶出，控制溶出温度为240～280℃，溶出时间为40分钟。溶出结果表明，赤泥的铝硅比A’/S’＝1.28，循环母液对铝土矿中的Al₂O₃的溶出率η＝[1-(A’/S’)/(A/S)]×100％＝74.8％，溶出液中的Al₂O₃含量上升至190g/L。可知，种分母液平均溶出效率为每千克Na₂O溶出0.303千克Al₂O₃。

取Na₂O含量为194g/L的氢氧化钠溶液为溶出剂，按照溶出剂的Na₂O与铝土矿的Al₂O₃的摩尔比为1.30的比例配料，在高压容器中对铝硅比A/S＝5.07的铝土矿进行高压溶出，控制溶出温度为240～280℃，溶出时间为40分钟。溶出结果表明，赤泥的铝硅比A’/S’＝1.29，氢氧化钠溶液对铝土矿中的Al₂O₃的溶出率η＝[1-(A’/S’)/(A/S)]×100％＝74.5％，溶出液中的Al₂O₃含量为188g/L。不含铝酸钠的氢氧化钠溶液平均溶出效率为每千克Na₂O溶出0.698千克Al₂O₃。

实施例2 氢氧化钠溶液浓度和铝土矿的铝硅比及氧化铝溶出率的关系

分别以浓度为100、200或300g/L(以Na₂O计)的氢氧化钠溶液为溶出剂，考察其对铝硅比A/S分别为4.02、5.07或7.15的铝土矿中氧化铝的溶出效率，选择溶出剂与铝土矿的钠铝摩尔比分别为1.0、1.3或1.6。在低温进行预脱硅处理后，在温度为240～280℃的高压容器内进行60分钟的高压溶出，分析测算铝土矿的氧化铝溶出率，结果见下表。

  序号  氢氧化钠溶出剂浓度，  g/L(按Na₂O计)  铝土矿的铝硅比  溶出剂与铝土矿  的钠铝摩尔比  铝土矿中氧化铝  溶出率，％  1  100  5.07  1.3  71.5  2  200  5.07  1.3  73.2  3  300  5.07  1.3  81.3  4  100  4.02  1.3  67.6  5  200  4.02  1.3  70.4  6  300  4.02  1.3  73.2  7  100  7.15  1.0  70.5  8  200  7.15  1.3  84.0  9  300  7.15  1.6  87.8

从上表的数据可以看出，用Na₂O含量为100～300g/L的氢氧化钠溶液作为铝硅比为4～7的中低品位铝土矿的溶出剂，配料时保持溶出剂与铝土矿的钠铝摩尔比在1～1.6之间进行高压溶出，可以得到70％以上的氧化铝溶出率。