CN101151212B - 氧化铝回收 - Google Patents

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Abstract

描述了从第一液体回收氧化铝物质的方法，所述第一液体具有起始浓度的处于溶解状态下的铝酸根离子和氢氧根离子。用非铝金属的氢氧化物处理该第一液体以形成带有铝的层状双氢氧化物并产生第一液体的经处理料流，第一液体的经处理料流的铝酸根离子的最终浓度小于铝酸根离子的起始浓度。将该带有铝的层状双氢氧化物与第一液体的经处理料流分离。其后，使第一液体的所述经澄清的处理料流返回到在氧化铝精炼厂内的第一场所。让分离的带有铝的层状双氢氧化物与含碳酸根离子的溶液接触以形成含所述非铝金属的不溶性盐的浆料和含从所述带有铝的层状双氢氧化物中释放出的铝酸根离子的第二液体。

Description

氧化铝回收
技术领域
本发明涉及通过形成带有铝的层状双氢氧化物而从含在溶液中的铝酸根离子和氢氧根离子的第一液流中回收氧化铝物质的方法。 
本发明进一步涉及带有铝的层状双氢氧化物(LDH)使用Bayer方法的改良型改进从铝土矿中回收氧化铝物质的用途。 
背景技术
Bayer方法已经用来从铝土矿石中回收氧化铝物质达一个世纪多。所述方法集中于以下可逆反应式(1)，分别对于水铝矿和勃姆石矿或一水硬铝石矿来说： 
Al(OH)3+OH-
Figure 2006800102687_0
Al(OH)4 -    (1) 
AlO(OH)+OH-+H2OAl(OH)4 -  (2) 
显示传统Bayer方法的基本执行过程的示意性工艺流程图在图1中示出。将共混的铝土矿首先与再循环废液的一部分混合并进行研磨处理以降低颗粒尺寸。然后经由称为“脱硅”或“浆料吸持(holding)”的方法处理所得浆料以除去存在于该铝土矿中的可溶性二氧化硅矿物质(通常以不溶性铝硅酸钠形式存在)。 
然后将脱硅的浆料与废液的剩余部分和经由称为“溶出”的方法提取的铝土矿的氧化铝物质混合。在溶出中，操控条件以致驱使反应式(1)或(2)向右进行。在溶出期间，游离的苛性剂将来自铝土矿的铝矿物质溶解以形成浓缩的铝酸钠溶液，留下不溶性矿物质和杂质的泥渣，主要是惰性铁氧化物和氢氧化物、氧化钛和硅质化合物。由于存在铁矿物质，该泥渣外表上常常是红色的，并因此通常称为“红泥”。通过使用高的温度和压力条件帮助溶出并且这些条件又取决于正在处理的矿石的类型。可以在大约100-180℃的温度下溶出水铝矿型铝土矿，但是145℃是最常用的。勃姆石矿或一水硬铝石型铝土矿是较 不可溶的并且需要大约250-270℃的温度来进行溶出。也可以通过提高游离苛性剂(氢氧根离子)的浓度而使由反应式(1)和(2)表示的平衡朝右边移动。 
在典型的氧化铝精炼厂中，使用蒸汽将脱硅的浆料加热到溶出需要的温度。从一系列闪蒸冷却器中部分地回收这一蒸汽，所述闪蒸冷却器用来降低离开溶出器的充有泥的母液的温度和/或压力。加热的最后阶段使用来自锅炉(通常是动力室锅炉)的高压蒸汽。通常，通过使充有泥的母液流经一系列在依次降低压力下操作的闪蒸器而使用所述闪蒸冷却器将所述母液的温度降低到常压沸点。 
在闪蒸冷却之后，以称为“澄清”的方法将所述母液与泥渣分离。将浆料供给一个或多个沉降槽，在这些沉降槽中，固体颗粒沉到底部并被除去，通常通过泵送到泥洗涤回路而被除去。可以将絮凝剂添加到沉降槽中以改进泥沉降速率和在沉降器溢流液中获得良好的澄清度。 
泥洗涤回路依靠逆流倾析方法来回收尽可能多的用于重新使用的铝酸钠以使氧化铝和苛性剂物质的损失最小化并且清洁泥渣以致它可以按环境上可接受的方式处理。随后离开第一阶段泥洗涤槽的洗涤器溢流或者送往沉降槽，或者与沉降器溢流液混合以形成澄清后的母液。通常将来自泥洗涤回路中最后阶段的经洗涤的泥渣泵送到泥排放池中。将洗涤水(通常是新鲜水)、冷凝液(冷凝蒸汽)或来自泥排放池的再循环水(称为“池水(lake water)”)，或上述的结合供给逆流泥洗涤回路。 
对溢出沉降槽的经澄清的母液进行过滤然后送到沉淀阶段，其中反应式(1)(下面再次复制)的平衡朝左边移动而形成纯Al(OH)3，也称为“水铝矿”。 
Al ( OH ) 3 + OH - ↔ Al ( OH ) 4 - - - - ( 1 )
通过加入晶种引发沉淀，并经由提高液体的过饱和的条件，如降低温度，提高铝酸根离子的浓度，或稀释溶液来加以促进。经由旋液分离器、增稠器或过滤器分离沉淀的水铝矿。其余液体，在蒸发以除去随铝土矿和各种洗涤步骤进入该过程的多余水份之后，称为“废液”，将具有铝酸根离子和氢氧根离子，所述离子的存在量取决于沉淀阶段的温度、种子表面积和停留时间。为了回收氧化铝物质和苛性剂，将该废液再循环到溶出中。因此，再循环到溶出的废液具有存在于其中的溶解的氧化铝。 
Bayer方法的主要目标是从供给溶出的铝土矿中提取最大量的氧化铝物质(Al)进入溶液然后在沉淀期间以水铝矿形式从该溶液中完全地回收这种溶解的氧化铝。精炼厂的沉淀产率的上限由以下两者之间的差异给定：在溶出温度下氧化铝在特定液体中的溶解度和在用于沉淀的温度下氧化铝在该液体中的溶解度。然后由此得出，使这一差异最大化是大多数氧化铝精炼厂的主要目标。 
通过提高温度或苛性剂浓度而提高铝矿物质的溶解度带来许多不希望的结果，包括提高硅质材料的溶解。在现有技术中，提高衍生自较不可溶的勃姆石矿和一水硬铝石矿的Bayer液体的氧化铝含量的一种方法包括在第二溶出步骤中用少量副水铝矿将该液体“浮选(sweeten)”(在主矿石的溶出之后)。 
至今，还没有已知的在溶出之后提高所述液体的氧化铝浓度的方法。 
氧化铝精炼厂中氧化铝损耗的一个主要原因在于所述液体，它与来自沉降槽的泥渣一起泵送进入泥洗涤回路。这种液体是过饱和的母液，其有效地具有与送到沉淀的母液相同的铝酸根离子浓度。在逆流泥洗涤回路中每一阶段溢出的液体由于洗涤水而逐渐地变冷并且更稀释。这样有效地增加所述液体的过饱和，从而根据反应式(1)促进了水铝矿的沉淀。残渣中的泥颗粒具有高的表面积，这进一步促进了水铝矿在泥洗涤回路中的此种沉淀。在泥洗涤回路中这样沉淀的任何氧化铝损失了，排放到泥排放池中的液体中的任何溶解的氧化铝也是这样。需要使氧化铝精炼厂中氧化铝物质的回收最大化的替代方法。 
发明概述 
根据本发明的第一方面，提供了从具有溶解状态的铝酸根离子和氢氧根离子的起始浓度的第一液体中回收氧化铝物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)用非铝金属的氢氧化物处理该第一液体以形成带有铝的层状双氢氧化物并产生第一液体的经处理料流，该第一液体的经处理料流的铝酸根离子的最终浓度小于铝酸根离子的起始浓度； 
b)将步骤a)的带有铝的层状双氢氧化物与第一液体的经处理料流分离以从层状双氢氧化物中回收铝；和 
c)其后，使第一液体的经处理料流返回到在氧化铝精炼厂内的第一场所。 
所述第一液流可以是得自泥浆洗涤阶段的废液或溢出料流。在一个实施方案中，所述氧化铝精炼厂内的第一场所在沉淀之后且在溶出之前。在一个备选或互补实施方案中，氧化铝精炼厂中的第一场所是泥浆洗涤阶段。 
分离的带有铝的LDH可以储存或销售或有利地在氧化铝精炼厂中经历进一步加工以使用储存在其中的氧化铝物质。因此，在本发明的一个实施方案中，所述方法还包括以下步骤：让步骤b)的经分离的带有铝的层状双氢氧化物与含碳酸根离子的溶液接触以形成含所述非铝金属的不溶性盐的浆料和含从所述带有铝的层状双氢氧化物中释放出的铝酸根离子的第二液体。优选地，将所述非铝金属的不溶性盐与第二浆料分离以形成经澄清的第二液流。可以将非铝金属的经分离的不溶性盐进一步处理以重整步骤a)中使用的金属氢氧化物和再循环到精炼厂或者除掉。 
有利地，所述方法还包括以下步骤：将经澄清的具有提高的铝酸根离子浓度的第二液流送回到氧化铝精炼厂中的第二场所。所述氧化铝精炼厂中的一个合适的此种第二场所是在溶出之后且在沉淀之前的澄清。在沉淀之前可以将第二液流导入沉降槽或直接地送到精滤器。 
在溶液中的碳酸根离子的一种适合的源物质是池水。优选地，所述碳酸根离子溶液包含碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种。碳酸钠可以作为固体物质添加并与第三液流混合以使带有铝的LDH分解。如果需要的 话，所述方法还可以包括以下步骤：通过添加富碳酸钠的料流或固体物质或通过添加二氧化碳，优选使用喷射或气体吸收系统进行，使该含碳酸根离子的溶液的碳酸根浓度提高。 
有利地，所述碳酸根离子溶液可以是得自泥浆洗涤阶段的废液或溢出料流。 
在一个实施方案中，在步骤(a)中用来形成带有铝的层状双氢氧化物的非铝金属是钙以使所述带有铝的LDH是水铝钙石。使用这一实施方案，将氢氧化钙用于步骤a)并且可以通过生石灰在消和溶液中的消和形成，将氢氧化钙或生石灰直接地添加到第一液体中以就地形成氢氧化钙。可以通过在步骤(a)之前或期间添加呈表面活性剂形式的抑制剂而减轻在步骤(a)期间水铝钙石形成铝酸三钙的不合需要的副反应的危险。 
在一个备选的实施方案中，在步骤(a)中用来形成带有铝的层状双氢氧化物的非铝金属是镁并且所形成的带有铝的层状双氢氧化物是水滑石。 
有利地，用根据本发明的第一个方面的方法生产的带有铝的层状双氢氧化物可以用作载体，将氧化铝物质从氧化铝精炼厂中的第一场所输送到该氧化铝精炼厂中第二场所。在一个实施方案中，所述氧化铝精炼厂内的第一场所在沉淀之后且在溶出之前。在一个备选或互补实施方案中，氧化铝精炼厂中的第一场所是泥洗涤阶段。优选地，所述氧化铝精炼厂中的第二场所是在溶出之后且在沉淀之前的澄清。 
有利地，用根据本发明的第一个方面的方法生产的带有铝的层状双氢氧化物可以用作浓缩第一液流的手段。所述第一液流可以是得自泥洗涤阶段的废液或溢出料流。 
根据本发明的第二个方面，提供了基本上参照图2或3在此描述的和如图2或3所示的方法。 
附图简述 
为了帮助更详细地理解本发明的性质，现将参照附图仅示例性地详细描述改进的苛化方法和设备的数个实施方案，在所述附图中： 
图1是传统的现有技术Bayer方法的基本执行过程的简化流程示意图； 
图2是说明根据实施例1的本发明第一实施方案的简化流程示意图；和 
图3是说明根据实施例2的本发明第二实施方案的流程示意图。 
优选实施方案的详细描述 
在整个说明书中，使用氧化铝工业中常用的各种术语。为了清楚，现定义这些术语。 
术语“液体”在整个说明书中用来指含铝酸根(Al(OH)4 -)离子和氢氧根(OH-)离子的任何溶液。在Bayer液体中，主成分是铝酸钠和氢氧化钠。 
“ A”是指所述液体的氧化铝浓度并且更具体地说是铝酸钠在所述液体中的浓度，表示为当量g/L的氧化铝(Al2O3)。 
“C”是指所述液体的苛性剂浓度，它是所述液体的铝酸钠和氢氧化钠含量之和，表示为当量g/L浓度的碳酸钠。 
“A/C”因此是氧化铝浓度与苛性剂浓度的比例。 
“游离苛性剂”是C-A(苛性剂浓度减去氧化铝浓度)，其中C和A各自表示为当量g/L浓度的碳酸钠。 
术语“废液”是指在水铝矿沉淀阶段之后且在溶出之前的任何液流。废液通常具有低的A/C比例。术语“原液”或“母液”是指在溶出之后且在沉淀之前的液体。母液通常具有高的A/C比例。“池水”是从泥排放池(如果使用)返回到精炼厂的经澄清的液流并且通常具有最低A的任何液流。池水通常具有高的碳酸根浓度，这归因于池水与大气中的二氧化碳的反应。 
“S”是指苏打浓度或更具体地说是指“C”和实际的碳酸钠浓度之和，这种和同样表示为当量g/L浓度的碳酸钠。因此，S-C(苏打浓度减去苛性剂浓度)获得碳酸钠(Na2CO3)在所述液体中的实际浓度，单位为g/L。Bayer液体的碳酸盐杂质水平按照苛性剂与苏打的比例，或“C/S”表示。完全苛化的(无碳酸根)Bayer方法液体将具有1.00 的C/S比例。 
“水铝矿”是三氢氧化铝(Al(OH)3)，它有时在文献中还称作“水合物”或“三水合氧化铝”并且有时用化学不正确通式Al2O33H2O表示。 
“TCA”是铝酸三钙Ca3[Al(OH)6]2，它还通常使用通式3CaO.Al2O3.6H2O(TCA6)或水泥工业符号中的C3AH6表示。在合适的条件下，苛性铝酸盐溶液将与来自适合的源物质如消石灰的钙反应而形成热力学稳定且微溶的TCA。这一反应最通常用于氧化铝工业以制备具有受控颗粒尺寸的TCA晶体，该TCA晶体在精炼厂的精良或安全过滤设备中用作助滤剂，其中细的残余泥颗粒从原(或母)液流中“精滤”。对于这一目的TCA的使用，以及改进的TCA助滤剂的产生方法在国际申请号：PCT/AU01/00886(WO 02/11856)中进行了描述，该文献的内容在此引入作为参考。 
“TS”是指溶液中所有钠盐之和，表示为碳酸钠的当量浓度，单位为g/L。 
在整个说明书中使用的术语“石灰”是用来指氧化钙(CaO或“生石灰”)或氢氧化钙(Ca(OH)2)的通用术语，它们或者呈消石灰浆料形式或呈Ca(OH)2的干燥形式(称为“氢氧化钙”)。因此，当将石灰与消和溶液混合时就产生了“消石灰浆料”，所述消和溶液可以是任何水溶液，通常是水。 
“苛化”是Bayer方法领域的技术人员通常用来描述此种方法的术语，通过该方法从Bayer液体中除去碳酸根并通过添加消石灰和沉淀不溶性碳酸钙而用氢氧根取而代之。在整个说明书中使用的术语“苛化”更广泛地是指其中从液体中除去杂质阴离子并用氢氧根离子取而代之的任何方法。 
“层状双氢氧化物”(LDH)是由两种或更多种不同化合价的金属的氢氧化物的薄片构成的一类化合物。金属氢氧化物层是带正电的，所以电中和要求电荷平衡阴离子或“客体”阴离子必须插入层之间。水也通常存在，其既与金属氢氧化物层的氢氧根离子又与插入的客体 阴离子氢键键合。由于它们的层状结构，调节这些层的分离的能力，和层间区域的反应性，所以LDH可以用于各种阴离子物质(有机和无机阴离子物质)的受控添加或除去。这些化合物的一般通式可以表示为： 
[Mz+ 3-xM3+ x(OH)6]b+[An-1 b/n]mH2O    (3) 
其中，M是金属，A是层间阴离子，0＜x≤1并当z为2或1时，b分别为x或2x-1。在本发明范围中，上述结构中的一种金属是铝并且这种物质在此称为“带有铝的LDH”，具有下面公式(4)的一般通式： 
[Mz+ 3-xAl3+ x(OH)6]b+[Xn- b/n]mH2O    (4) 
其中M是非Al且化合价不是3的金属阳离子，X是一价电荷平衡阴离子或客体阴离子。应清楚地理解，X可以同样是二价或多价的，仅仅只要电中和得到维持。最常用的天然LDH是称为“水滑石”(“HT”)的Mg/Al物质。通常，HT化合物将具有[Mg3Al(OH)6]2·X·nH2O形式，其中X代表电荷平衡阴离子。许多天然或合成的LDH的结构与HT非常相似，并且包含金属的完全不同组合的LDH称为“水滑石”是通常的，即使当Mg和Al不存在于该结构中仍如此。术语“水铝钙石”(“HC”)在整个说明书中用来指铝基LDH，其中在上面公式(4)中的M是钙。通常，HC化合物将具有[Ca2Al(OH)6]2·X·nH2O形式，其中“X”代表电荷平衡阴离子。水铝钙石与水滑石的不同之处在于Ca和Al形成有序结构，而水滑石中的Mg和Al通常随机分布。 
本发明在于形成带有铝的LDH以从方便的可再使用的固体形式存在的第一液体中回收溶解的氧化铝物质。使用铝基LDH作为载体，可以将氧化铝物质从氧化铝精炼厂中的第一场所移动到第二场所。 
本发明进一步基于实现以下过程：对于在液体中形成的每一摩尔铝基LDH，还从该液体除去了显著更多摩尔数的水。LDH因此如同海绵那样工作，它的作用相当于使所述液体蒸发并因此加以浓缩，这些化合物此前被忽视但可能有利的特征。有利地，带有铝的层状双氢氧化 物的形成可以用作通过从像海绵的第一液体中除去水而将该第一液流浓缩的手段。 
通过用非铝金属的氢氧化物处理第一液体而从含在溶液中的铝酸根离子和氢氧根离子的第一液体中除去氧化铝物质，以形成带有铝的层状双氢氧化物和产生第一液体的经处理料流。作为带有铝的层状双氢氧化物的形成的直接结果，第一液体的经处理料流具有的铝酸根离子的最终浓度小于铝酸根离子的起始浓度。 
然后将该带有铝的层状双氢氧化物与第一液体的经处理料流分离。然后将经处理的第一液体(已从其中除去了固态带有铝的LDH)的经澄清的料流送往氧化铝精炼厂内的第一场所，优选在溶出之前和沉淀之后。 
分离的带有铝的层状双氢氧化物可以储存或销售或有利地在氧化铝精炼厂中经历进一步加工以使用储存在其中的氧化铝物质。让所分离的带有铝的层状双氢氧化物与含碳酸根离子的溶液接触以形成含所述非铝金属的不溶性盐的浆料和含从所述带有铝的层状双氢氧化物中释放出的铝酸根离子的第二液体。由于与含碳酸根离子的溶液接触而分解的带有铝的LDH，该第二液体的铝酸根离子浓度得到提高。 
然后可以将所述非铝金属的不溶性盐与第二浆料分离以形成第二液体的经澄清的料流。可以将非铝金属的分离的不溶性盐进一步处理，例如使用煅烧处理，以重整用来形成带有铝的LDH的金属氢氧化物。 
将通过以下实施例和试验性试验结果进一步描述和说明本发明各种方面的优点。这些实施例和试验性试验结果是各种可能的执行过程的说明并且无论如何不应理解为限制本发明。对本领域技术人员来说不言而喻的是，不存在一种形式的Bayer方法，每个氧化铝精炼厂必须根据许多因素，最值得注意的是正在加工的铝土矿的性质，改变所使用的具体工艺条件。本发明因此不受以下实施例中描述的沉降槽、泥洗涤器、苛化器、固体-液体隔板的具体数目和类型的限制。虽然其它类型的铝基LDH同样可以用来实践或试验本发明的各种方面，为了方便和清楚起见，将以下描述限制到作为一种优选的带有铝的LDH的水铝钙 石(HC)。本发明同样适用于其它带有铝的LDH如Li/Al或Mg/Al物质并且同样适用于从水铝矿、勃姆石矿或一水硬铝石型铝土矿中回收氧化铝物质。 
实施例1：从溶出的进料回收氧化铝
在图2的简化工艺流程图中对本发明的第一实施方案进行了说明。以一般方式将铝土矿研磨和脱硅然后供给浆料槽12以在溶出之前制浆。使用传统的Bayer方法，还将来自沉淀的废液料流供给浆料槽12。在本发明的这个实施方案中，将在沉淀之后呈全部或部分废液料流形式的第一液体转移到反应容器14。反应容器14内的搅拌条件不是决定性的，但是反应容器14的内容物应该优选是完全悬浮的。 
通过将生石灰和浆料溶液添加到消和器16中而在该消和器16中形成消石灰浆料。然后将该消石灰浆料添加到反应容器14中，在那里，它与第一液体中的铝酸根离子反应以形成带有铝的LDH(在这一实施例中是水铝钙石)，和第一液体的经处理料流，该料流的氧化铝浓度小于供给反应容器14的废液中的铝酸根离子的起始浓度。当水铝钙石在反应容器14中形成时，铝酸根离子从第一液体中除去并被俘获在该水铝钙石结构内。 
不希望受到理论的束缚，应该理解的是水铝钙石按照下面化学方程式(5)在反应容器14中形成： 
4Ca(OH)2+2Al(OH)4 -+2X-+nH2O
Figure 2006800102687_3
[Ca2Al(OH)6]2X2·nH2O+4OH-  (5) 
方程式(5)中的电荷平衡阴离子用一价阴离子X-来表示并且因此用正作为客体阴离子插入水铝钙石的LDH结构的一价阴离子使方程式(5)平衡。可用于任何Bayer液体的一种可能的一价阴离子是氢氧根离子(OH-)。应清楚地理解，X可以是存在于第一液体中的任何阴离子物质，包括二价或更高价的阴离子，在这种情况下，方程式(5)将需要重写以使电荷平衡。例如，如果电荷平衡阴离子是存在于大多数Bayer液体中的碳酸根离子，则带有碳酸根的水铝钙石按照下面方程式(6)形成： 
4Ca(OH)2+2Al(OH)4 -+CO2- 3+nH2O[Ca2Al(OH)6]2·CO3·nH2O+4OH-    (6) 
按照方程式6的水铝钙石的形成由以下条件促进：高石灰浓度、高铝酸根离子浓度、高碳酸根离子浓度和低氢氧根浓度。水铝钙石形成将继续直到氢氧化钙或铝酸根离子几乎完全消耗。为了维持电中和，阴离子必须插入该结构内。碳酸根，优选的阴离子，将继续吸收到该结构中直到材料停止形成，或几乎所有碳酸根已从溶液中除去。在低的碳酸根浓度下，其它的阴离子因此可以插入该结构内，从而引起Bayer液体中其它杂质盐的苛化过程。后一方面是国际申请号PCT/AU00/00208(WO 00/56660)的主题，该文献的内容在此引入作为参考。 
方便地，水铝钙石是固态物质，然后可以通过将反应容器14的产物导向固态/液体分离器18如压滤器而将所述固态物质与第一液体的经处理料流分离。可以使用任何适合的固体/液体分离器18，包括重力沉降、旋流分离或离心分离进行所述固体/液体分离步骤，但是通过过滤获得最佳性能。这一过滤完成起来简单，因为存在于第一浆料中的水铝钙石固体的形态促进容易分离。 
第一液体的经澄清的经处理料流具有“C”浓度的净增加和“A”浓度的减少。第一液流的经处理料流因此还具有降低的A/C比例，这使得它是比现有技术的废液料流更理想的用于与供给浆料槽12的铝土矿混合的液体。这是因为与具有更高“A”和更低“C”的等同液体相比，降低的“A”和提高的“C”的组合允许每单位体积液体从该铝土矿中溶解出更大量的氧化铝。 
在反应容器14中形成水铝钙石的另一个有利的结果是从第一液体中除去水，除去的水量取决于当LDH结构形成时插入该结构中电荷平衡阴离子的类型。当X是碳酸根时，相对于从该液体中除去的两摩尔铝酸根离子，将至少五摩尔水引入水铝钙石结构中，其中消耗了四摩尔氢氧化钙。进入水铝钙石结构的水的除去部分地使废液料流脱水，这等同于附加的蒸发。这种节约是显著的，因为在典型氧化铝精炼厂中水 铝钙石的形成可以使得每小时许多吨水绕过溶出阶段，其中它将另外降低氧化铝的溶解度并改为输送到其中稀释帮助沉淀的原液。在溶出之前水的除去具有还降低进入溶出器的液体体积的flow-on作用。因此改进了溶出性能并使在通往溶出器的路径上待加热的负荷得到降低。在溶出器中加热所需要的蒸汽的量与所循环的液体的量成正比并且相对于每单位所循环的液体的氧化铝的产率与苛性苏打浓度成正比。 
在本发明的又一个实施方案中同样可以将干熟石灰添加到反应容器14中。应该进一步指出的是，当将生石灰(CaO)代替消石灰浆料直接添加到反应容器14中时，没有发现本发明方法的化学方面有本质区别，因为形成氢氧化钙的消和反应优先于上面方程式(5)或(6)表示的反应。然而，当使用生石灰时反应容器14中进行的反应的效率可能比当使用消石灰浆料时差，显然是因为形成的反应产物倾向于抑制钙向颗粒表面的扩散。这能导致一些石灰保持未反应。 
随着温度升高，在低温下相当稳定的水铝钙石变得越来越不稳定。对于最佳结果，应该在低到中温的条件下，通常20-120℃下进行水铝钙石的形成。温度的准确上限是氧化铝、碳酸根和游离氢氧根浓度的函数，但是如果温度维持在70℃-80℃之间，大多数液体会获得最佳性能。 
如果选择过高的温度，或过高的游离苛性剂浓度，则存在由于不希望的TCA的形成阻止反应的倾向，该TCA充当扩散屏障并从呈不容易再使用的形式的液体中掠夺氧化铝物质。TCA形成还倾向于阻止氢氧化钙的完全反应，从而产生具有未反应石灰的核的颗粒，这使反应的效率降低。碳酸根浓度是较不重要的，但是碳酸根浓度越低，方法中这一步骤可以操作的最高温度越低。适合的液体将具有0-400g/L(优选40-200g/L)的“S”浓度，和0-0.95(优选大于0.2)的A/C比例。完成这一反应需要的停留时间不是决定性的，通常为5-90分钟。然而，如果使用正确的液体组成和温度，更长的停留时间将没有可觉察的消极影响。 
反应容器14中的停留时间不是决定性的。通常发现反应在小于五 分钟内完成，但是高达2小时的停留时间几乎没有或没有不利影响。优选的停留时间为5-30分钟。过度的停留时间可能导致TCA的不希望的形成，尤其是在高温下更是如此，这导致效率降低。类似地，为了使TCA的形成危险最小化，这一反应器中的温度不应该超过120℃，优选应该为20-100℃，更优选70-80℃。 
当水铝钙石形成时从第一液体的经处理料流中除去的氧化铝物质可以在精炼厂内的另一个适合的场所返回，在那里将铝酸根离子、氢氧根离子和水再次引入所述工艺是有利的。将使用固体/液体分离器18从第一液体的经处理料流中分离的固体水铝钙石供给苛化器22，在那里，让它与含碳酸根离子的溶液接触。在苛化器22中，水铝钙石按照方程式(7)分解形成含在下面的不溶性化合物碳酸钙和第二液体的浆料，所述第二液体含从水铝钙石中释放的铝酸根离子： 
[Ca2Al(OH)6]2X2·nH2O+4CO3 2-
Figure 2006800102687_5
4CaCO3+2Al(OH)4 -+6OH-+nH2O+2X-    (7) 
与含碳酸根离子的溶液缔合的阳离子可以是任何适合的物质，其中优选作为钠阳离子的钠已经用于Bayer方法中的其它地方并因此可以容易地处理。碳酸根离子的一种此类源物质是本领域中称为“天然碱”的化合物，它是碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。含碳酸根离子的另一种适宜的溶液是第二液流，如来自图2所示的泥洗涤回路24的任一溢出料流。在这个实施方案中，在苛化器22中使用待苛化的第二液流的一部分作为碳酸根离子的源物质将使用固体/液体分离器18从第一液体的经处理料流中分离的水铝钙石再浆料化。第二液流的温度应该在40-180℃之间，更优选在100℃-140℃之间。该液体可以是任何“S”浓度在40-350g/L之间的加工料流。然而，“S”浓度为100-160g/L的更稀的液体将获得最佳性能。在一个实施方案中，将第二液体加热到接近常压沸点，然后送往苛化器22，在那里在103℃下将它保持20分钟-4小时，优选2小时，在此期间发生方程式(7)描述的反应。 
苛化器22内的搅拌条件应该加以控制使得所有固体是悬浮的，但是应该避免过度搅拌以使不希望的TCA的形成最小化而不是使更合乎 需要的碳酸钙物质最小化。优选地，塞流反应器用来做苛化器22，但是搅拌的反应器容器是完全足够的。 
在另一个实施方案中，将再浆料化的水铝钙石加热到较高温度，通常大约100℃-180℃，更优选120℃-140℃，并需要1-40分钟的停留时间。 
可以通过添加富含碳酸钠的料流或固体物质使第二液流的碳酸根离子浓度得到增补。这可以按各种方式提供，如经由盐析蒸发器，作为天然碱(以增补输入设备的现有的苛性剂)提供，或通过连接来自氧化有机除去方法如湿氧化或电解的出料提供。备选地，可以以苛性剂浓度为代价如下提高碳酸钠浓度：使用喷射或其它适合的气体吸收系统使该液体与二氧化碳反应。如果需要的话，如果添加碳酸钠以充当碳酸根离子的源物质，则可以在苛化器22中使用水同样将水铝钙石再浆料化。 
值得注意的是，在Bayer液体中且在碳酸根存在下，水铝钙石按照两个可能的反应分解，其中形成碳酸钙的与碳酸根的所希望的反应，和其中TCA形成的不希望反应。分解速度和形成的物质取决于与HC物质接触的溶液的组成和该溶液的温度。TCA形成是不希望的，因为这导致氧化铝物质以不溶性固体形式从方法中除去。另一方面，碳酸钙形成不导致任何氧化铝物质损失并且具有可能经由煅烧使石灰再生的进一步利益。 
如国际申请号PCT/AU99/00757(WO 00/18684)所揭示，该文献的内容在此引入作为参考，可以作为任选的特性添加适合的抑制剂以降低不希望的水铝钙石形成TCA的反应。适合的抑制剂不会显著影响水铝钙石与碳酸根反应形成碳酸钙。不希望受到理论的束缚，这据理解是因为水铝钙石与铝酸根和氢氧根离子的反应形成TCA是受扩散控制的，而HC与碳酸根的反应(方程式(7))属于化学控制。因此，在HC表面的活性部位吸附的化合物将抑制在这种部位处的活性物质的扩散，从而阻止反应。另一方面，虽然这吸附了的分子的存在也可能部分地抑制与碳酸根的反应，但是效果将小得多。HC与碳酸根的反应速度的这 一微小降低可以适当地通过提高已知帮助方程式(7)的任何因素来克服，其中提高温度可能是最有效的且实现起来简单。 
在本文中，几乎任何类别的表面活性剂可以用作抑制剂，只要它使水铝钙石结构稳定。例如，可以使用糖如蔗糖和葡萄糖，和多糖如淀粉。然而，阴离子型有机表面活性剂是最有效的。这类化合物的非唯一性实例列表包括以下材料，它们的盐和衍生物：任何阴离子型均聚物或共聚物(例如聚丙烯酸和其与丙烯酰胺的共聚物，或带有异羟肟酸酯官能团的聚合物)，异羟肟酸，腐殖酸和丹宁酸，磺化木质素，脂肪酸，磺化羧酸，羧酸和多羟基羧酸。抑制剂的添加可以在带有铝的LDH正要到达的场所之前任一点进行。可以将所述抑制剂与供给反应容器14的液体一起添加，与供给反应容器14的石灰一起添加，或添加到消和器16中。当水铝钙石形成时将所述抑制剂注入反应容器14中也是可能的，或将所述抑制剂添加到Bayer精炼厂内的其它场所也是可能的，只要所述材料的显著比例加入到反应容器14。具体抑制剂的剂量率是本领域技术人员能够经由实验确定的因素。用TCA抑制剂剂量加料完全是任选的但是提供提高的性能。 
在水铝钙石分解在苛化器22中形成不溶解碳酸钙之后，将所得浆料泵送给固体/液体分离设备30如压力滗析器、重力沉降槽、旋风分离器、离心机或优选过滤器。使用固体/液体分离设备30从浆料中分离的碳酸钙固体可以废弃或洗涤并锻烧以重新产生生石灰。再生的生石灰可以用作消和器16的进料。 
用铝酸根离子、水和氢氧根离子增强得自固体/液体分离器30的经澄清的第二液体并送往沉降器32或液体精滤器34。这样将氧化铝物质输送到母液中，在该母液中，可以在沉淀过程中将它们回收。正在添加的水也通过提高过饱和帮助沉淀。 
可以达到的最大C/S比受氢氧根浓度的影响大大超过受铝酸根浓度影响，所以如果供给这一方法的液体具有高的A/C比例(即，低的游离苛性剂)则具有一定的益处。然而，如果铝酸根浓度过高，方程式(7)的速率受到损害。优选的A/C范围为0.5-0.7。 
根据上面的描述，很明显用于这一实施方案的本发明方法允许从供给溶出的液体中除去氧化铝物质并改为输送给母液以帮助沉淀。水铝钙石正用作将铝酸根离子从精炼厂中的第一场所输送到第二场所方便载体。此外，水铝钙石用作一种手段，用这种手段从一个场所的液体中相对于每摩尔以容易分离的固体物质形式存在的水铝钙石除去数摩尔水并且将它回收到另一个场所的液体中。这种氧化铝″来回移动″方法可以甚至在精炼厂中在较低的碳酸根负荷下操作：将碳酸钠矿石(例如天然碱或碳钠石(Natrite))引入苛化器原料流中，形成精炼厂的苛性剂的替换或补充供应。备选地，二氧化碳可用来如下降低目标料流的苛性(C/S)：使用任何适合的气体夹带反应器或喷射系统使该液体与气体反应。在重新制浆之前，碳酸根离子的源物质的预处理 
实验结果
试验1：从废液中除去氧化铝
将来自氧化铝精炼厂的废液的样品收集，过滤并将921.4g(680mL)的试样称量加入4个1000ml聚丙烯瓶子中的每一个中。将瓶子密封，放入恒温控制的滚动瓶水浴中，并且一遍接一遍地滚动直到瓶子的内容物在70℃的水浴温度下平衡。如下制备消石灰浆料的试样：将62.2g熟石灰(85％可利用的Ca(OH)2)称量加入250mL聚丙烯瓶子，添加210g热去离子水，密封该瓶子并摇动以形成浆料。 
从水浴中一次取出一个废液的样品，打开并添加消石灰浆料。然后密封液体瓶子并送回到水浴并在70℃下一遍接一遍地滚动90分钟。然后取出瓶子，液体取样用于分析并通过真空过滤收集固体。然后在过滤器上用室温去离子水洗涤收集的固体，并脱水以获得看起来干燥的压实滤饼。将滤饼储存在密封的塑料袋中用于后续的氧化铝回收步骤。 
取出滤饼的试样用于分析。对取样进行XRD以确定存在的相。将所述看起来干燥的滤饼的另一部分在真空和110℃下干燥以确定残留水分含量。进一步使用XRF分析干燥滤饼的元素组成。 
分析经处理和未经处理的废液样品的氧化铝(A)、苛性剂(C)、 苏打(S)、总苏打(TS)含量，还测定在25℃下的密度。试验1的结果概括在下表1中，其中已经在质量平衡方面进行了校正以考虑分析除去的样品。 
表1：液体分析 
      未经处理的废液     经处理的废液
    质量(g)     924.08     1092.7
    A(g/L)     120.5     80.1
    C(g/L)     265.9     226.8
    S(g/L)     311.5     248.5
    A/C     0.453     0.353
    C/S     0.854     0.913
    密度(g/cc，25℃)     1.3589     1.2819
    体积(mL)     680     852.4
除去的氧化铝(按Al2O3) 13.7g
可利用的Ca(OH)2转化成水铝钙石的转化率 83.6％
由于氧化铝损失而引起的液体体积减少 15.1mL
引入水铝钙石结构中的水 4.3mL
每摩尔水铝钙石引入的水摩尔数 10.5mL
根据表1给出的结果，从溶液中除去了废液的大约17％的氧化铝含量并俘获在水铝钙石固体中。除去的实际量受反应物(在这种情况下，石灰)的可获得性限制。消石灰固体的大约83.6％的可获得Ca(OH)2 含量转变成水铝钙石。XRD分析表明滤饼中固体的剩余部分主要是未反应的羟钙石，和痕量TCA(铝酸三钙)。存在可忽略的方解石。 
在这一实验中使用水分散消石灰浆料中的熟石灰以确保定量分析的精确度。在实践中，水的添加不是必要的，因此当在氧化铝精炼厂中使用该方法时，由这一实验程序所引起的液体的稀释可以避免。 
这一实施例证实已经从溶液中除去了氧化铝和水并被俘获在水铝钙石固体中，而同时提高了经处理液体的苛性。 
试验2：进入第1泥洗涤器溢流液的氧化铝的回收
将氧化铝精炼厂第一洗涤器溢流液的样品收集，过滤，并将 1578.7g(1300mL)称量加入2升搅拌下的Monel高压釜容器。将该液体加热到103℃并在300rpm下搅拌。将1.8mL浓葡萄糖酸钠溶液添加到该溢流液中以获得60mg/L的浓度。 
将根据上述试验1制备的潮湿水铝钙石滤饼的样品66.4g称量加入250mL聚丙烯瓶子中，然后制浆并与总共119.6g室温去离子水一起冲到该高压釜里。将该反应器密封并允许反应在103℃下在300rpm的搅拌下进行120分钟。在取出液体试样用于分析之后，收集反应器的整个内容物，并通过真空过滤收集固体。在过滤器上用室温水洗涤滤饼，脱水直到看起来是干燥的，并储存在塑料袋中用于稍后的分析。 
取出滤饼的取样用于分析。对取样进行XRD以确定存在的相。将所述看起来干燥的滤饼的另一部分在真空和110℃下干燥以确定残留水分含量。进一步使用XRF分析干燥滤饼的元素组成。 
分析经处理和未经处理的第一洗涤器溢流液样品的氧化铝(A)、苛性剂(C)、苏打(S)、总苏打(TS)含量，还测定在25℃下的密度。试验2的结果概括在下表2中，其中已经在质量平衡方面进行了校正以考虑分析除去的样品。 
表2：液体分析 
  未经处理的第1洗涤器溢流液  经处理的第1洗涤器溢流液
 质量(g) 1578.7  1711.7
 A(g/L) 89.8  83.3
 C(g/L) 132.3  128.8
 S(g/L) 158.0  143.4
 A/C 0.679  0.647
 C/S 0.837  0.898
 密度(g/cc，25℃) 1.2144  1.1950
 体积(mL) 1300  1432.4
回收的氧化铝(按Al2O3) 2.62g
从水铝钙石回收氧化铝的回收率 74.0％
由于氧化铝增加而引起的液体体积增加 2.0mL
从水铝钙石结构中释放的水 10.6mL
水铝钙石滤饼中的夹带液 7.3mL
[0112] 根据表2，根据上述试验1形成的水铝钙石滤饼已经与第一洗涤器溢流液中的碳酸根离子起反应形成碳酸钙，并且将水和氧化铝释放到溶液中。试验2证实反应能够将铝酸根离子释放到对于水铝矿已经高度过饱和的溶液中，并且氧化铝可以因此在溶出之前从液体″来回移动″或转移，并在另一种液体后溶出中回收。可以这样转移的氧化铝的量通过存在于第二液体(在这一实施例中，第一洗涤器溢流液)中的碳酸根的量和这种液体可以达到的最大苛性(C/S)控制。 
固体的XRD分析表明产物几乎只是方解石，具有痕量的残余水铝钙石和TCA，没有羟钙石。不存在羟钙石表明在水铝钙石形成的第一个步骤中未能反应的任何石灰有用地在这一步骤中耗尽。 
在这一实验中使用水分散熟石灰以确保定量分析的精确度。在实践中，这种水不是必要的，因此由它所引起的液体的稀释可以避免。 
实施例2-泥洗涤回路
现参照图3描述本发明的第二个实施方案，其中同样的设备用同样的参考编号表示。在逆流泥洗涤回路24中，来自第一泥洗涤器40的洗涤器溢流的氧化铝浓度相当高，通常多达从澄清阶段中的沉降槽32溢出的母液的大约一半。使用逆流倾析，将泥渣从第一洗涤器40泵送到第二洗涤器42，依此类推，直到第n洗涤器44，同时将新鲜水或池水首先导入泥洗涤回路24中的最后一个(第n个)洗涤器44并溢出到第n-1个洗涤器46，依此类推直到第一泥洗涤器40。在传统的Bayer方法中，氧化铝物质由于沉淀在泥洗涤回路中损失，以及在随泥到泥渣处理区的液体中以可溶形式损失。在泥洗涤回路的所有阶段中的洗涤器溢流液，如大多数液体那样，相对于水铝矿是过饱和的。随着洗涤的每个连续阶段，洗涤溢流液变得逐渐地冷却并且更稀释，导致氧化铝由于沉淀到泥颗粒上而损失。 
在该第二实施方案中，使用如上实施例1所述的相同方法在反应容器14中形成水铝钙石，唯一差别是这一实施方案中供给反应容器的第一液体是来自第n-1洗涤器46的洗涤器溢流。应该理解的是，来自其它泥洗涤器中任一个的洗涤器溢流液同样可以使用，然而，当从第2至第 n-1个洗涤器中任一个或每个中取得洗涤器溢流液时，经由水铝钙石回收氧化铝物质是最有效的，并且当第一液体是来自泥洗涤回路中第一或最后洗涤器的溢流时，是最不利的。使用来自第一洗涤器40的溢流是无意义的，因为来自第一洗涤器40的溢流液在任何情况下供给沉降槽32。到最后(第n)洗涤器的溢流液的氧化铝浓度通常与池水相似并且因此太低而不具实际利益。此外，在这一阶段除去氧化铝对阻止泥洗涤回路上游水铝矿的沉淀几乎没有作用。 
以上面实施例1描述的方式使用固体/液体分离器18除去反应容器14中形成的水铝钙石，且使第一液体的澄清的经处理料流(其中已经除去了氧化铝物质)返回到下一个串联的洗涤器，在这一实施例中，在它将通常已经返回的点处返回到第n-2个洗涤器48。由于HC的形成和除去，从泥洗涤回路24回收氧化铝物质，所述氧化铝物质可能已经由于沉淀而损失或与随泥一起的液体以可溶形式废弃。水的除去也帮助降低过饱和。 
将来自固体/液体分离器18的分离的水铝钙石固体送往苛化器22，其中通过以上面实施例1所述的方式让该水铝钙石与含碳酸根离子的溶液接触以使该水铝钙石分解和形成碳酸钙而从该水铝钙石中回收氧化铝物质。在这个实施方案中，将来自苛化器22的浆料送往固体/液体分离器30。让使用固体/液体分离器30从浆料中除去的固体返回到泥洗涤回路24并让来自该固体/液体分离器30的经澄清的处理过的第二液体返回到沉降槽32或精滤器34。 
应清楚地理解，虽然在图3中仅正在处理一个洗涤器溢出料流以回收氧化铝，但是本发明同样适用于各自在一个或相应的多个反应容器14中被处理的多个洗涤器溢出料流的处理。还应清楚地理解，上面实施例1和2中描述的方法同样可以独立地使用或彼此结合地使用。 
实验结果
试验3：从第2泥洗涤器溢流液中除去氧化铝
收集氧化铝精炼厂的第2泥洗涤器的溢流液样品，过滤并将786.3g(680mL)试样称量加入4个1000mL聚丙烯瓶子中的每一个中。将瓶子 密封，放入恒温控制的滚动瓶水浴中，并且一遍接一遍地滚动直到瓶子的内容物在80℃的水浴温度下平衡。如下制备消石灰浆料的试样：将62.2g熟石灰(85％可利用的Ca(OH)2)称量加入250mL聚丙烯瓶子，添加212.5g热去离子水，密封该瓶子并摇动以形成消石灰浆料。 
从水浴中一次取出一个洗涤器溢流液的样品，打开并添加消石灰浆料。然后密封液体瓶子并送回到水浴中并在80℃下一遍接一遍地滚动60分钟。然后取出瓶子，取得液体试样用于分析并通过真空过滤收集固体。然后在过滤器上用室温去离子水洗涤收集的固体，并脱水以获得看起来干燥的压实滤饼。将滤饼储存在密封的塑料袋中，用于后续的氧化铝回收步骤。 
取出滤饼的试样用于分析。对取样进行XRD以确定存在的相。将所述看起来干燥的滤饼的另一部分在真空和110℃下干燥以确定残留水分含量。进一步使用XRF分析干燥滤饼的元素组成。 
分析经处理和未经处理的第2洗涤器溢流液样品的氧化铝(A)、苛性剂(C)、苏打(S)、总苏打(TS)含量，还测定在25℃下的密度。试验3的结果概括在下表3中，其中已经在质量平衡方面进行了校正以考虑分析除去的样品。 
表3：液体分析 
  未经处理的第2洗涤器溢流液  经处理的第2洗涤器溢流液
 质量(g) 786.25  930.6
 A(g/L) 61.8  33.5
 C(g/L) 94.5  90.4
 S(g/L) 115.1  93.7
 A/C 0.654  0.370
 C/S 0.821  0.965
 密度(g/cc，25℃) 1.1563  1.1141
 体积(mL) 680.0  835.4
[0129] 
除去的氧化铝(按Al2O3) 14.04g
可利用的Ca(OH)2转化成水铝钙石的转化率 83.5％
由于氧化铝损失而引起的液体体积减少 8.9mL
引入水铝钙石结构中的水 48.2mL
每摩尔水铝钙石引入的水摩尔数 16.0
根据表3，从溶液中除去了液体的大约33％的氧化铝含量并俘获在水铝钙石固体中。除去的实际量受反应物(在这种情况下，石灰)的可用性限制。消石灰固体的大约83.5％的可获得Ca(OH)2含量转变成水铝钙石，XRD分析表明固体的剩余部分是未反应的羟钙石。存在可忽略的方解石或TCA(铝酸三钙)。 
在这一实验中使用水分散熟石灰以确保定量分析的精确度。在实践中，这种水不是必要的，因此由它所引起的液体的稀释可以避免。 
从上述实施例可以看出，氧化铝和水都已从溶液中除去并俘获在水铝钙石固体中。 
试验4：进入第1泥洗涤器溢流液的氧化铝的回收
将氧化铝精炼厂的第1泥洗涤器的溢流液的样品收集，过滤，并将1600g称量加入2升搅拌的Monel高压釜容器。将该液体加热到103℃并在300rpm下搅拌。将1.8mL浓葡萄糖酸钠溶液添加到该液体中以获得60mg/L的浓度。 
将在前一个步骤中制备的潮湿水铝钙石滤饼的样品(66.5g)称量加入250mL聚丙烯瓶子中，然后制浆并与总共115g室温去离子水一起冲到该高压釜里。将该反应器密封并允许反应在103℃下在300rpm的搅拌下进行120分钟。在取出液体试样用于分析之后，收集反应器的整个内容物，并通过真空过滤收集固体。在过滤器上用室温水洗涤滤饼，脱水直到看起来是干燥的，并储存在塑料袋中用于稍后的分析。 
取出滤饼的试样用于分析。对取样进行XRD以确定存在的相。将所述看起来干燥的滤饼的另一部分在真空和110℃下干燥以确定残留水 分含量。进一步使用XRF分析干燥滤饼的元素组成。 
分析经处理和未经处理的第1泥洗涤器溢流液样品的氧化铝(A)、苛性剂(C)、苏打(S)、总苏打(TS)含量，还测定在25℃下的密度。 
试验4的结果在下表4中给出，其中已经在质量平衡方面进行了校正以考虑因分析而除去的样品。 
表4：液体分析 
  未经处理的第1洗涤器溢流液  经处理的第1洗涤器溢流液
 质量(g) 1600.4  1737.7
 A(g/L) 94.1  87.5
 C(g/L) 138.1  134.9
 S(g/L) 165.7  150.2
 A/C 0.682  0.649
 C/S  0.833  0.898
 密度(g/cc，25℃) 1.2223  1.2030
 体积(mL) 1309.3  1444.5
回收的氧化铝(按Al2O3) 3.11g
从水铝钙石回收氧化铝的回收率 83.0％
由于氧化铝增加而引起的液体体积增加 2.4mL
从水铝钙石结构中释放的水 10.6mL
水铝钙石滤饼中的夹带液 7.3mL
在这一实施例中，在来自前一个步骤的第2洗涤器溢流中形成的水铝钙石滤饼已经与第1洗涤器溢流中的碳酸根离子起反应形成碳酸钙，并且将水和氧化铝释放到溶液中。这一实验证实反应能够将铝酸根离子释放到已经相对于水铝矿是过饱和的溶液中。可以这样转移的氧化铝的量通过存在于目标液体(第一洗涤器溢流)中的碳酸根的量和这种液体可以达到的最大苛性(C/S)控制。 
试验5：通过添加碳酸钠提高第1泥洗涤器溢流液的氧化铝回收容量
将来自氧化铝精炼厂的第1泥洗涤器的溢流液的样品收集，过滤，并将1629g称量加入2升搅拌的Monel高压釜容器。将无水碳酸钠 (42.3g)添加到该液体中并允许溶解同时在300rpm和80℃下搅拌该混合物。取得该溶液的样品用于分析并将剩余部分加热到103℃。将1.8mL浓葡萄糖酸钠溶液添加到该液体中以获得60mg/L的浓度。 
将根据上述试验3制备的潮湿水铝钙石滤饼的242.2g样品称量加入500mL聚丙烯瓶子中，然后制浆并与总共245g室温去离子水一起冲到该高压釜里。将该反应器密封并允许反应在103℃下在300rpm的搅拌下进行120分钟。在取出液体试样用于分析之后，收集反应器的整个内容物，并通过真空过滤收集固体。在过滤器上用室温水洗涤滤饼，脱水直到看起来是干燥的，并储存在塑料袋中用于稍后的分析。 
取出滤饼的试样用于分析。对取样进行XRD以确定存在的相。将所述看起来干燥的滤饼的另一部分在真空和110℃下干燥以确定残留水分含量。进一步使用XRF分析干燥滤饼的元素组成。 
分析试验5的经处理和未经处理的第1洗涤器溢流液样品的氧化铝(A)、苛性剂(C)、苏打(S)、总苏打(TS)含量，还测定在25℃下的密度。试验5的结果概括在下表5中，其中已经在质量平衡方面进行了校正以考虑分析除去的样品。 
表5：液体分析 
  添加了Na2CO3的第1洗涤器溢流液  经处理的第1洗涤器溢流液
 质量(g) 1628.9  2011.28
 A(g/L) 97.2  82.4
 C(g/L) 143.1  141.9
 S(g/L) 201.1  156.1
 A/C 0.679  0.581
 C/S 0.712  0.909
 密度(g/cc，25℃) 1.2544  1.2022
 体积(mL) 1298.5  1673
回收的氧化铝(按Al2O3) 11.6g
从水铝钙石回收氧化铝的回收率 86.0％
由于氧化铝增加而引起的液体体积增加 5.6mL
从水铝钙石结构中释放的水 38.3mL
水铝钙石滤饼中的夹带液 84.2mL
[0151] 根据表5，在来自试验3的第2洗涤器溢流中形成的水铝钙石滤饼已经与第1洗涤器溢流中的碳酸根离子起反应形成碳酸钙，并且将水和氧化铝释放到溶液中。通过用碳酸钠强化第1洗涤器溢流液，可以回收到该液体的氧化铝的量相对于前一个实施例显著地提高(11.6g对3.1g)。类似地，将氧化铝回收到液体如第1洗涤器溢流的容量可以通过用二氧化碳处理该液体以降低初始苛性来提高。 
虽然已经详细描述了本发明的数个实施方案，但是对化学工程领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明构思的情况下可以作出许多改变和修改。例如，虽然上述电荷平衡阴离子通常是碳酸根或氢氧根离子，它们可以同样是硫酸根、草酸根或任何其它的阴离子物质，这些物质由于第一液体的具体条件而插入铝基LDH结构。如果，例如，电荷平衡阴离子是硫酸根，它将分解以在溶液中产生不溶性碳酸钙、铝酸钠、苛性剂(NaOH)和硫酸钠。本发明同样适用于从将以别的方式导致不可回收的氧化铝损失或降低氧化铝溶解效率的任何液流中回收氧化铝物质。所有这些修改和改变认为是在本发明范围内，本发明的性质应由上述描述和所附权利要求书确定。 
应清楚地理解，虽然在此涉及了许多现有技术出版物，这种参考并不是承认在澳大利亚或在任何其它国家中这些文献形成本领域中的公知常识的一部分。在发明陈述和随后的本发明的说明中，除了由于表达语言或必要的含意而使语境另有需要的地方，词语“包括”或“包含”以包括在内的意义来使用，即是说明在本发明的各种实施方案中所述特征的存在，而不是排除其它特征的存在或增加。 

Claims (17)

1.从具有溶解状态的铝酸根离子和氢氧根离子的起始浓度的第一液体中回收氧化铝物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)用非铝金属的氢氧化物处理该第一液体以形成带有铝的层状双氢氧化物并产生第一液体的经处理料流，该第一液体的经处理料流的铝酸根离子的最终浓度小于铝酸根离子的起始浓度；
b)将步骤a)的带有铝的层状双氢氧化物与第一液体的经处理料流分离以从层状双氢氧化物回收铝；和
c)在步骤b)之后，使第一液体的经处理料流返回到在氧化铝精炼厂内的第一场所；
其特征在于所述第一液体是废液且所述第一场所在水铝矿的沉淀之后且在铝土矿的溶出之前，从而将第一液体的经处理料流与进料到浆料槽中的铝土矿混合，所述经处理料流已经在溶出的下游在步骤a)过程中被部分脱水。
2.从具有溶解状态的铝酸根离子和氢氧根离子的起始浓度的第一液体中回收氧化铝物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)用非铝金属的氢氧化物处理该第一液体以形成带有铝的层状双氢氧化物并产生第一液体的经处理料流，该第一液体的经处理料流的铝酸根离子的最终浓度小于铝酸根离子的起始浓度；
b)将步骤a)的带有铝的层状双氢氧化物与第一液体的经处理料流分离以从层状双氢氧化物回收铝；和
c)在步骤b)之后，使第一液体的经处理料流返回到在氧化铝精炼厂内的第一场所；
其特征在于所述第一液体是洗涤器溢流液且所述第一场所是逆流泥洗涤回路中的在先的泥洗涤器阶段，所述经处理料流已经在步骤a)中被部分脱水。
3.权利要求1或2的方法，还包括以下步骤：让步骤b)的经分离的带有铝的层状双氢氧化物与含碳酸根离子的溶液接触以形成含所述非铝金属的不溶性盐的浆料和含从所述带有铝的层状双氢氧化物中释放出的铝酸根离子的第二液体。
4.权利要求3的方法，还包括以下步骤：将所述非铝金属的不溶性盐与所述浆料分离以形成第二液体的经澄清料流。
5.权利要求4的方法，还包括以下步骤：将第二液体的经澄清料流返回到氧化铝精炼厂中的第二场所，其中所述氧化铝精炼厂中的第二场所是在铝土矿的溶出之后且在水铝矿的沉淀之前的澄清。
6.权利要求4的方法，还包括以下步骤：将第二液体的经澄清料流返回到氧化铝精炼厂中的第二场所，其中所述氧化铝精炼厂中的第二场所是沉降器或精滤器。
7.权利要求4的方法，还包括以下步骤：将所述非铝金属的经分离的不溶性盐加以处理以将步骤a)中使用的非铝金属的氢氧化物再生。
8.权利要求3的方法，其中所述含碳酸根离子的溶液是得自泥洗涤阶段的池水、废液或溢出料流。
9.权利要求8的方法，其中所述含碳酸根离子的溶液包含碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或两种。
10.权利要求3的方法，还包括以下步骤：通过添加富碳酸钠的料流或固体物质将该含碳酸根离子的溶液的碳酸根浓度提高。
11.权利要求3的方法，还包括以下步骤：通过添加二氧化碳使该含碳酸根离子的溶液的碳酸根浓度提高。
12.权利要求11的方法，其中使用喷射或气体吸收系统进行添加二氧化碳的步骤。
13.权利要求1的方法，其中所述非铝金属的氢氧化物是氢氧化钙，所述带有铝的层状双氢氧化物是水铝钙石。
14.权利要求13的方法，其中用于步骤a)的氢氧化钙是通过在消和溶液中消和生石灰而形成的。
15.权利要求13的方法，其中用于步骤a)的氢氧化钙是按干燥形式添加的或是在将生石灰添加到第一液体中后就地形成的。
16.权利要求13的方法，还包括以下步骤：在步骤(a)之前或期间添加表面活性剂以抑制水铝钙石物质形成铝酸三钙的不合需要的反应。
17.权利要求1的方法，其中所述非铝金属是镁，所述带有铝的层状双氢氧化物是水滑石。
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