CN100386451C - 铝土矿低温溶出法 - Google Patents

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Abstract

一种在不超过100℃的工作温度下从铝土矿特别是从一水硬铝石型铝土矿中提取氧化铝的方法。使用本方法处理铝土矿时，溶液中Na2O3的浓度在整个溶出过程中保持大于21%，同时采用的配料分子比控制在1.05-1.70。本方法适合处理铝硅比为5-17的一水硬铝石铝土矿，也适合于处理一水软铝石和三水铝石型铝土矿，以及一水硬铝石、一水软铝石和三水铝石中两者或三者的混合型铝土矿。本发明的方法可以在低的碱循环量和很低的工作温度下实现铝土矿的有效分解。工艺简单、设备要求低、能耗低、分解率高。

Description

铝土矿低温溶出法
技术领域
本发明涉及湿法冶金领域，特别是轻金属铝的提取冶金。涉及一种碱法处理铝土矿生产氧化铝的方法。
背景技术
拜耳法是目前世界上生产氧化铝的主要方法。拜耳法提取氧化铝的核心是铝土矿的溶出。铝土矿的矿物类型不同，要求的溶出条件也不同。对三水铝石来说，溶出温度一般为120-140℃，而一水软铝石则要求205-230℃，一水硬铝石更要求230-245℃，甚至高达260-280℃。
对于顽固的一水铝石，提高溶出温度可以提高氧化铝的溶出速度，还可以在保证氧化铝充分溶出的前提下获得低苛性比的溶出液。针对高温工作条件，人们开发出了在250℃左右工作的高压溶出工艺，以及实践证明十分有效的可以在近260-280℃工作的管道化溶出工艺。对于管道化工艺，由于工作温度过高，水蒸汽的汽化潜热已不敷用，只好改用熔盐作为加热介质。由于中国的一水硬铝石矿极为顽固，甚至在经过管道溶出后还需要再进入停留罐以维持足够反应时间，这又形成了中国特色的管道-停留罐工艺(陈万坤鲍泽科 拜尔法生产氧化铝强化溶出的方法 中国专利CN88108014.4)。
但是，采用高温溶出时，不但设备材质要求严格、影响寿命，而且过程能耗高。
中国专利申请200410046916.7提出了一个处理铝土矿的“对称拜耳法”。与传统拜耳法使用低浓度苛性氧化钠溶液不同，对称拜耳法使用较高浓度溶液溶出铝土矿。
在Na2O-Al2O3-H2O系平衡相图上，不同温度下的平衡均由左右两条弧线构成“山”形，两线相交形成“山”的顶点。其位置随温度变化而摆动，其高度总体上随温度升高而升高。在顶点的左边弧线上建立起来的是氧化铝水合物固体与铝酸钠溶液之间的平衡，氧化铝水合物可以稳定存在；但在右侧的弧线上，则是铝酸钠溶液与铝酸钠固体结晶之间的平衡，氧化铝水合物是不能稳定存在的；在顶点位置，氧化铝水合物(铝土矿)与铝酸钠(或铝酸钠水合物)处于热力学平衡状态。
对称拜耳法要求在溶出完成后，溶液中苛性氧化钠的浓度仍大于“山”的顶点所对应的浓度，即该溶出温度下氧化铝水合物(铝土矿)与铝酸钠(或铝酸钠水合物)共同热力学平衡时所对应的苛性氧化钠的浓度。这样使得溶出时体系中的平衡由传统拜耳法的铝土矿与铝酸钠溶液之间的平衡转化为铝酸钠溶液与铝酸钠晶体间的平衡。由于这种条件下三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石都因热力学原因不能稳定存在，铝土矿的溶出过程将在无法建立平衡或者说极大地远远离开平衡的条件下进行，具有非常大的热力学推动力。
但是其工作仍较高，在其权利要求书中，工作温度范围为100-220℃。在其实施例中，主要的有效工作温度则是在200℃左右。
然而，需要注意溶出体系的以下两个重要特征：
1.Na2O-Al2O3-H2O系平衡图中，“山”的顶点的位置对应的Na2O浓度在100℃以下时较低(95℃时顶点对应20.87％)，温度超过100℃后顶点位置显著增加。如150℃和200℃时顶点对应的浓度分别为26.58％和26.01％；
2.溶液中NaOH的活度系数随溶液离子强度的增加而迅速增加，但又随体系温度的升高而更加迅速地降低。
这两个特征在溶出时造成了不利的影响：一方面，对对称拜耳法来讲，整个溶出过程必须在“山”的顶点的右侧进行。这样，在200℃左右的温度进行时，需要将Na2O浓度调整到超过26％许多的更高浓度。(如果在100℃或以下工作，则对Na2O浓度的要求降低，这一浓度为21％)而高的Na2O浓度意味着大的蒸发能耗；另一方面，高温下溶出剂NaOH的活度大幅度下降，在动力学上对反应不利；再者，高的溶出温度也意味着较高的溶出能耗。
因此我们考虑，因势利导进一步将溶出温度降到100℃或以内，反而可以利用溶出体系的上述两个重要特征，降低溶出和蒸发能耗。
这时，与对称拜耳法一样，整个溶出过程仍然是在“山”的顶点的右侧进行。铝土矿依然是“因热力学原因不能稳定存在，溶出过程将在无法建立平衡或者说极大地远离平衡的条件下进行，具有非常大的热力学推动力。”而在动力学上，预期对反应速度有正、反两方面的影响：温度的降低使得反应速度常数下降；但低温下NaOH活度系数大幅度上升导致其活度呈几何级数增加，又有利于溶出反应速度的加快。两相抵消，溶出仍可望以较快的速度进行。
发明内容
本发明提供一种低温强化溶出工艺，用于处理铝土矿特别是“难处理”的一水硬铝石矿。
基本原理
用来溶出铝土矿的铝酸钠溶液(即循环母液)的成分与传统拜耳法不同，位于“山峰”的右侧，相当于附图1中A点。它对铝酸钠是饱和的，但因热力学原因仍具有溶解铝土矿的能力。随着温度升高，溶液对铝的溶解能力有所变化。按附图1，由于体系温度从60℃上升到95℃后Al2O3的溶解度有所下降，溶液组成点逐渐变化到B点。但这一过程中铝土矿仍在溶解，只不过同时有更多的铝酸钠从溶液中结晶出来。到达溶出温度下的饱和平衡线上的B点后，铝土矿继续溶解，铝酸钠仍不断结晶。由于Na2O的含量相对下降而Al2O3的含量相对上升，溶液组成沿该温度下铝酸钠饱和溶解度线逐渐移动，直到溶出结束时到达C点。ABC线称为溶出线；为了从中析出氢氧化铝，向溶液中加入赤泥洗液进行稀释，溶液中的铝酸钠晶体得到溶解，溶液成分由C点沿铝酸钠的溶解度曲线变化到D点。随着稀释过程的进行，再进一步沿等分子比线变化到E点，CDE线称作稀释线；分离赤泥后，降低温度，溶液的过饱和度进一步提高。加入氢氧化铝晶种便发生分解反应析出氢氧化铝。分解过程中溶液组成沿着E点与Al(OH)3组成点的联线变化。设若冷却到30℃，种分母液的成分可以达到联线与30℃等温线的交点，而实际是在此前的F点溶液依然过饱和时结束的。EF联线称作分解线；组成为F点的种分母液通过蒸发浓缩，溶液组成沿等分子比线变化到G点。进一步蒸发，又可以回到A点。FGA联线为蒸发线。到达A点后，溶液中会产生铝酸钠结晶。可以通过离心分离出来，在下一周期溶出液稀释时并入系统。也可以不加分离，直接用于溶出铝土矿。
溶出过程在更低的温度下如60℃进行，如图2所示，其中AB线(经过F点)为溶出线，BCD线为稀释线，DE线为分解线，EFA线为蒸发线。与附图1大同小异。
本发明的工作循环在不大于100℃的低温下工作，溶出过程仍跨越了“山峰”的两侧。
铝土矿低温溶出法，采用含有苛性钠的铝酸钠溶液溶出铝土矿，溶出温度为10-100℃；溶出时间为10-4800分钟；CaO的添加量为铝土矿重量的1-25％，而Na2O的浓度在整个溶出过程中总是大于21％；配料分子比(按Na2O/Al2O3计算的摩尔比)为1.05-1.70，优选值为1.10-1.45；使用0.3-2.0的低液固(溶出液与铝土矿的重量比)比条件溶出，优选值为0.45-1.0。
溶出完成后，溶液中苛性氧化钠的浓度大于溶出时氧化铝水合物(铝土矿)与铝酸钠(或铝酸钠水合物)共同热力学平衡时的苛性氧化钠的浓度。
本发明适合于处理一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石型铝土矿，以及一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石中两者或三者的混合型铝土矿，铝土矿的铝硅比为5-17。
使用本发明可以在低的碱循环量和低的工作温度(不大于100℃)下实现铝土矿的有效分解。工艺简单、设备制造要求相对较低、能耗低、分解率高。
附图说明
图1是本发明在95℃溶出工作原理图。
图2是本发明在60℃溶出工作原理图。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步说明。
实施例
实施例1.某铝土矿含Al2O367.22％，SiO28.06％，Fe2O35.88％，CaO 0.86％，TiO23.28％，灼减13.86％，主要含铝矿物成分为一水硬铝石。
溶出反应器中加入NaOH 7.2Kg，Na2O·Al2O3·2.5H2O 8.2Kg，水5.2Kg，铝土矿10Kg。在95-100℃溶出240分钟后出料。赤泥经过滤、洗涤、烘干后分析，含Al2O321.01％，SiO213.55％，折合相对溶出率92.5％。
实施例2.铝土矿与溶出条件同实施例1，但在配料时配入CaO 850g。所得干赤泥含Al2O318.53％，SiO213.78％，折合相对溶出率95.3％。
实施例3.铝土矿与溶出条件同实施例1，但在配料时配入CaO 900g，在10-35℃溶出4800分钟。所得干赤泥含Al2O322.13％，SiO213.63％，折合相对溶出率91.5％。
实施例4.铝土矿同实施例1。
溶出反应器中加入NaOH 7.2Kg，Na2O·Al2O3·2.5H2O 8.2Kg，CaO 900g，水4.7Kg，铝土矿12.5Kg。在95±5℃溶出10分钟后出料。赤泥经过滤、洗涤、烘干后分析，含Al2O331.04％，SiO210.95％，折合相对溶出率75.2％。
实施例5.某铝土矿含Al2O363.68％，SiO23.60％，Fe2O313.88％，CaO0.08％，TiO23.46％，灼减13.86％，主要含铝矿物成分为一水硬铝石。
溶出反应器中加入NaOH 6.8Kg，Na2O·Al2O3·2.5H2O 7.7Kg，CaO550g水5.5Kg，铝土矿12Kg。在90-100℃溶出240分钟后出料。赤泥经过滤、洗涤、烘干后分析，含Al2O314.96％，SiO28.01％，折合相对溶出率94.8％。
实施例6.铝土矿含Al2O355.37％，SiO25.45％，Fe2O312.61％，TiO22.52％，灼减23.16％，主要含铝矿物成分为三水铝石。
溶出反应器中加入NaOH 7.2Kg，Na2O·Al2O3·2.5H2O 8.2Kg，水6.0Kg，铝土矿14Kg。在70-95℃溶出90分钟后出料。赤泥经过滤、洗涤、烘干后分析，含Al2O312.70％，SiO29.82％，折合相对溶出率96.8％。
实施例7.铝土矿含Al2O365.56％，SiO29.98％，Fe2O39.41％，TiO22.62％，主要含铝矿物成分为一水硬铝石。
溶出反应器中加入NaOH 6.8Kg，Na2O·Al2O3·2.5H2O 7.7Kg，CaO 700g水5.0Kg，铝土矿12Kg。在55-93℃溶出240分钟后出料。赤泥经过滤、洗涤、烘干后分析，含Al2O322.24％，SiO212.47％，Na2O 3.51％。折合相对溶出率85.93％。

Claims (2)

1.铝土矿低温溶出法，采用含有苛性钠的铝酸钠溶液溶出铝土矿，其特征在于：溶出过程中溶出温度为10-100℃；溶出时间为10-4800分钟；CaO的添加量为铝土矿重量的1-25％，Na2O的浓度在整个溶出过程中总是大于21％；Na2O与Al2O3的配料分子比为1.05-1.70；液固重量比0.3-2.0。
2.根据权利要求1所述的溶出法，其特征在于：Na2O与Al2O3的配料分子比优选值为1.10-1.45；液固重量比优选值为0.45-1.0。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102976376B (zh) * 2012-12-01 2014-12-24 中南大学 一种高硫铝土矿的溶出方法
CN113247924A (zh) * 2021-05-10 2021-08-13 中国铝业股份有限公司 一水软铝石-三水铝石混合型铝土矿的两段低温溶出方法
CN115786738B (zh) * 2022-12-12 2024-04-26 中国铝业股份有限公司 一种提高铝土矿中钒溶出率的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4643885A (en) * 1984-03-28 1987-02-17 Metallgesellschaft Ag Method of processing sodium oxalate formed during the digestion of bauxite
US5122349A (en) * 1988-10-27 1992-06-16 Aluminiumipari Troszt Process for producing alumina
CN1242756A (zh) * 1996-11-20 2000-01-26 科马尔柯铝制品有限公司 从铝土矿中除去二氧化硅
CN1565974A (zh) * 2003-06-24 2005-01-19 中国科学院过程工程研究所 氧化铝的常压低温溶出生产方法
CN1772620A (zh) * 2004-11-10 2006-05-17 赵中伟 对称拜耳法分解铝土矿的工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4643885A (en) * 1984-03-28 1987-02-17 Metallgesellschaft Ag Method of processing sodium oxalate formed during the digestion of bauxite
US5122349A (en) * 1988-10-27 1992-06-16 Aluminiumipari Troszt Process for producing alumina
CN1242756A (zh) * 1996-11-20 2000-01-26 科马尔柯铝制品有限公司 从铝土矿中除去二氧化硅
CN1565974A (zh) * 2003-06-24 2005-01-19 中国科学院过程工程研究所 氧化铝的常压低温溶出生产方法
CN1772620A (zh) * 2004-11-10 2006-05-17 赵中伟 对称拜耳法分解铝土矿的工艺

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