CN101663239A - 用于制备氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种由拜耳法溶液制备氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：沉淀第一氧化铝产物并且提供第一废液；分离至少一部分的第一氧化铝产物和第一废液；处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度；从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液；分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液；在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物；和在所述煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物，其中第一氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合，并且第二氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合。

Description

用于制备氧化铝的方法
技术领域
本发明涉及通过煅烧三水铝石和勃姆石制备氧化铝的方法。
背景技术
拜耳(Bayer)法广泛用于从含氧化铝的矿石如铝土矿制备氧化铝。该方法包括在通常称为蒸解(digested)的过程中将含氧化铝的矿石与再循环的碱性铝酸盐溶液在高温下接触。从所得浆液中移除固体，并且将溶液冷却以引起过饱和状态。所得溶液通常被称为粗液(green liquior)。
将氧化铝加入到粗液中作为晶种，以使得从中进一步沉淀出氢氧化铝。将沉淀的氧化铝从碱性铝酸盐溶液(称为废液)分离，而将一部分氧化铝再循环以用作晶种，并将其余部分回收作为产物。将其余的碱性铝酸盐溶液(通常称为废液)再循环，用于含氧化铝的矿石的进一步蒸解。
在大部分含氧化铝的矿石中的氧化铝处于水合氧化铝的形式。在铝土矿中，氧化铝通常以三水合物，即Al2O3-3H2O或Al(OH)3的形式或者以一水合物即Al2O3.H2O或AlO(OH)的形式存在。与称为勃姆石的一水合物相比，称为三水铝石的三水合物更容易在碱性水溶液中溶解或者蒸解。因此，与主要部分为勃姆石的铝土矿矿石相比，主要部分为三水铝石的铝土矿矿石在更低的温度和压力下蒸解。在目前的实践下，沉淀的氧化铝大部分是三水铝石，而与蒸解时氧化铝以何种形式下存在无关。
沉淀反应通常可以由下列化学方程式表示：
Al(OH)4 -(水溶液)+Na+(水溶液)→Al(OH)3(固)+OH-(水溶液)+Na+(水溶液)
随着沉淀反应进行，液体的A/TC比率从粗液特有的约0.7下降至约0.4(其中A表示氧化铝浓度，以Al2O3的gL-1表示，而TC表示总苛性碱浓度，以碳酸钠的gL-1表示)。在较低的A/TC值，随着体系接近平衡，沉淀速率由于过饱和水平降低和液体中的″游离苛性钠″的水平增加而显著缓慢。
已知的是，拜耳法溶液的TC和TA(其中TA表示表示总碱浓度，以碳酸钠的gL-1表示)影响勃姆石和三水铝石在这些溶液中的溶解度。
在拜耳液体中的TC和TA由在包括蒸解、苛化和沉淀的多个处理步骤中的条件决定。
通过首先使用三水铝石作为液体的晶种并且逐渐冷却悬浮液，引起并且驱动三水铝石从拜耳液体中沉淀出来。因为由从溶液中移除氧化铝以形成氢氧化铝固体沉淀引起的液体变化，因此在沉淀中TC和TA均变化。拜耳液体的碳酸盐化作用还用于引起氧化铝的沉淀。该步骤降低TC，但是不影响液体的TA。此外，碳酸盐化作用导致必须回收的氢氧化钠的损失，并且与其相关的步骤是昂贵并耗时的。
尽管所有商业化的氧化铝生产包括氢氧化铝，即三水铝石的沉淀，但是与三水铝石的煅烧相比，勃姆石的煅烧需要更少的能量，因此，适宜的是以勃姆石的形式沉淀出蒸解的氧化铝。
以前用于制备勃姆石的三种主要方法可以归纳如下：
a.水热法-在高温和水蒸汽压力下处理氢氧化铝以制备勃姆石；
b.中和法-用碱如NaOH、KOH和NH4OH中和铝盐如氯化铝、硫酸铝和硝酸铝的水溶液，或者用酸(例如HCl或H2SO4)或CO2中和铝酸盐如铝酸钠以制备凝胶状勃姆石；和
c.水解法-采用水使有机铝化合物如烷基化铝水解以制备凝胶状勃姆石。
将勃姆石煅烧成熔炼级氧化铝(SGA)的能量成本估计在1.45GJ/t氧化铝和1.8GJ/t氧化铝之间，这取决于煅烧炉的设计和操作。使用消耗3.0至3.3GJ/t的三水铝石进料，在典型的气体燃烧煅烧炉上潜在的节省在1.2GJ/t至1.8GJ/t之间。
能量节省起因于：
1.勃姆石在25℃的煅烧反应的焓为约0.38GJ/t，约为三水铝石(0.73GJ/t)的焓的一半；
2.少于两个水分子驱除，导致显著更低的潜热成分；和
3.由于所产生的水蒸汽的量更低，因此损失的显热更少。
其它更难以量化的潜在节省可以起因于按所产生的每吨氧化铝计的更低煅烧炉进料处理量的使用、更有效率的沿着煅烧炉的温度分布、更少的燃烧产物气体和更少的空气。
US 4595581教导了通过以下方式沉淀基本上纯勃姆石的方法：加热种有晶种的铝酸钠悬浮液到约115℃至145℃的温度，并且从悬浮液分离勃姆石沉淀物。这些沉淀温度和压力显著高于常规的拜耳三水铝石沉淀(通常为60℃至80℃)，并且需要目前不用于拜耳沉淀的专用设备。
WO1998/58876教导了在低于100℃，在有或没有晶种的情况下，从过饱和铝酸钠的溶液沉淀出勃姆石的方法。说明书提供了来自实验室制备的纯合成铝酸钠液体的勃姆石的分批作为晶种沉淀的实验数据。该说明书报道了对于一系列条件，由于它们的分批悬浮液逐渐去过饱和(desupersaturated)而随着时间增加的收率。所报道的24小时沉淀后的收率在35gL-1Al2O3至14.5gL-1Al2O3的范围内；在96小时后，所报道的收率在48gL-1Al2O3至24.6gL-1Al2O3的范围内。
National Technical School of Athens的研究也表明，可以在更高的温度和固体装载量下获得更高的收率[Panias等，Travaux，29(33)，94，2002；Panias D.等，Travaux，26(30)，147，1999；Panias和Paspaliaris，Erzmetall56(2)，75，2003]。在文献[Panias等，Light Metals，97(2001)中；以及在Panias和Paspaliaris，Erzmetall，56(2)，75，(2003)和Panias等，Travaux，29(33)，94，(2002)]中报道的24hr沉淀后的最高收率为60gL-1Al2O3。这是在1200gL-1勃姆石的很高固体装载量下实现的。来自它们的研究[Panias D.等，Travaux，29(33)，94，(2002)，Panias D.等，Travaux，26(30)，147，(1999)]的其它数据表明，在种有230gL-1勃姆石的合成铝酸钠液体(A/TC＝0.64，TC＝205gL-1)中，在90℃下，在24hr沉淀后的收率为35gL-1Al2O3。
全部上述勃姆石沉淀研究集中于从在高的拜耳粗液特有的A/TC和TC值的合成和纯的铝酸钠溶液沉淀。它们分批进行，而不是以在商业化的拜耳设备中通常的连续操作模式进行。在沉淀器中的特定保持时间后，收率是以分批收率的形式报道的。
Loh等[Light Metals，203(2005)]从他们的研究得出以下结论：由于低收率，缓慢的动力学(不超过慢200倍)和在产物中发现差的产物质量例如三水铝石，勃姆石沉淀不能与三水铝石沉淀竞争，或者代替它。
因此，尽管勃姆石与三水铝石相比是热力学上更稳定的相，溶解度更低，因此理论收率潜力更高，并且其代替三水铝石的沉淀提供能量节省，但是它不被认为是在商业上可行的备选方案。
阻碍商业化的勃姆石沉淀的研发的另一个问题在于，对于处理三水铝石矿的操作，对于三水铝石报道的液体中的水仍然必须被除去，即，能量昂贵的步骤。
Vemon等[6th AQW，33，(2002)]研究了在纯的合成铝酸钠液体中的三水铝石的沉淀动力学，观察到称为溶解度″差距(gap)″的现象。这看来是通过在三水铝石固体的存在下，同时浓度长时间保持在铝酸钠液体中的三水铝石的理论平衡溶解度之上的情况下，通过去过饱和铝酸盐液体达到的亚稳态。Vemon等[如上]也观察到溶解度差距随着TC降低而降低。
Skoufadis等[Hydrometallurgy，68，57-68，(2003)]研究了在实验室制备的纯合成铝酸钠液体中的勃姆石沉淀的动力学，并且报道了氧化铝浓度远高于在相同条件下的勃姆石溶解度的表观平衡阶段。
这种勃姆石的亚稳态也被Loh等[如上]报道；他们报道了在216小时沉淀后的表观溶解度，其为勃姆石溶解度的2.3倍。
Skoufadis等[如上]观察到在纯合成铝酸钠液体中的勃姆石溶解度差距随着TC而降低。Loh等[如上]报道了勃姆石和三水铝石的沉淀速率随着纯合成铝酸钠液体中的TC降低而增加。
Panias等[Light Metals，Minerals，Metals & Materials Society，97-103，(2001)]报道了在恒定的游离氢氧化钠的条件下沉淀勃姆石的实验。这是通过所谓的碳酸盐化作用实现的，在该碳酸盐化作用中，使用二氧化碳中和在沉淀中由于铝酸盐的分界而释放的氢氧化钠。他们观察到更高的收率，但是注意到这种方法不能在商业上应用，因为这种方法的氢氧化钠消耗量大；如上所述，早期将碳酸盐化作用用于三水铝石沉淀，但是由于氢氧化钠消耗成本，已经被现代的使用种晶的冷却拜耳沉淀方法代替。另外，碳酸盐化作用降低TC，而不降低TA，这使得影响溶解度和沉淀动力学。
因此，尽管该文献教导对于勃姆石沉淀，实现进料液体中的低TC是有利的，但是没有报道这样做的实用方法。例如，直接从蒸解降低粗液中的TC并没有吸引力的，因为需要高TC以实现氧化铝有价值成分(value)从铝土矿的有效提取。此外，稀释粗液以降低TC的代价是存在能量密集型蒸发步骤。碳酸盐化作用导致氢氧化物的损失，在拜耳操作中的昂贵原料，并且不改变TA。
前述的发明背景的论述意在促进本发明的理解。然而，应当理解，所述论述不是承认或者认可，在本申请的优先权日，所提及的任何材料是澳大利亚或者其它地方的普通常识的一部分。
在整个说明书中，除非上下文另有需要，否则词语″包括″或变体如″包含″或″含有″应理解为暗示包括所述的整体(integer)或者整体组，但是不排除任何其它的整体或者整体组。
发明内容
本领域技术人员应理解在本文中所述的本发明容许与具体描述的那些不同的变化和修改。应理解，本发明包括所有这样的变化和修改。本发明还包括在本说明书中单独或者共同地提及或者指出的所有步骤、特征、组成和化合物，以及所述步骤或者特征的任何两个以上的任何和全部组合。
本发明的范围不限于本文中所述的具体实施方案的限制，所述具体实施方案意在仅用于说明性目的。功能相同的产品、组成和方法明显在如本文中所述的本发明的范围内。
本文提及的所有出版物(包括专利、专利申请、期刊文章、实验室手册、书籍、或其它文件)的全部内容都通过引用结合在此。
根据本发明，提供一种从拜耳法溶液中沉淀氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：
沉淀第一氧化铝产物并且提供第一废液；
分离至少一部分的第一氧化铝产物和第一废液；
处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度；
从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液；
分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液；
在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物；和
在所述煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物，
其中第一氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合，并且第二氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合。
优选地，第一氧化铝产物基本上包含三水铝石，并且第二氧化铝产物基本上包含勃姆石。
在不受理论的限制的情况下，据认为在第一氧化铝产物为三水铝石并且第二氧化铝产物为勃姆石的情况下，可以获得能量和成本的节省，即，通过在现有的三水铝石煅烧炉中煅烧勃姆石，从煅烧勃姆石中节省能量。在将勃姆石加入到三水铝石煅烧炉中的情况下，勃姆石可以在煅烧炉的不同点进入煅烧炉，因而不仅由于煅烧勃姆石所需的更低能量而导致节省能量，而且由于更有效地利用进行热分解的煅烧炉中的热流和温度分布的能力以及由于固体在煅烧炉中的更有利分布而节省能量。另外认为存在改进煅烧炉设计的机会。有利地，与现有技术的方法相比，本方法通过从第一废液进一步回收氧化铝有价值成分允许从来自蒸解的粗液中获得更大勃姆石生收率。
有利地，本发明降低在处理过的第一废液中的氢氧化物浓度。
有利地，本发明提高第一废液的A/TC，从而增加勃姆石的沉淀效率。
在本发明的一种形式中，处理过的废液具有与粗液的A/TC接近的A/TC。
已知勃姆石的溶解度和三水铝石的溶解度随着TC和TA降低，并且有利地，本发明提供对沉淀更有利的条件。
在不受理论限制的情况下，据认为降低TC将使得工业拜耳液体中的勃姆石的亚稳态″表观″溶解度和热力学溶解度之间的差距降低，并且结果，勃姆石沉淀的实际驱动力将增加。有利地，这将提高勃姆石沉淀效率。
本发明提供了一种方法，所述方法用于产生进入勃姆石沉淀阶段的低TC进料液，而不需要牺牲之前的其中需要更高的TC以将铝土矿矿石中的氧化铝有价值成分的最大回收的蒸解阶段，并且避免用水稀释，水随后在返回到蒸解阶段之前需要能量昂贵的蒸发步骤。
有利地，本发明能够利用现有的商业化的拜耳三水铝石沉淀流程(circults)和氧化铝煅烧炉。
优选地，处理至少一部分的第一废液以同时降低所述液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：降低在处理过的第一废液中的钠离子的浓度。
优选地，处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：从第一废液移除钠离子。
在不受理论限制的情况下，据认为勃姆石从拜耳液体的沉淀不仅受到游离氢氧化物的浓度的限制，而且受到钠离子的存在的限制。有利地，从处理过的第一废液移除钠离子对勃姆石沉淀应当具有积极的影响。
优选地，所述方法包括以下另外的步骤：回收所述钠离子。
优选地，处理至少一部分的第一废液以同时降低所述液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：中和或移除第一废液中的氢氧根离子。
优选地，所述方法包括以下另外的步骤：回收所述氢氧根离子。
有利地，可以将回收的钠和氢氧根这些有价值成分返回到液体回路中。相反，液体的碳酸盐化作用消耗了这些苛性碱有价值成分，并且需要添加用于苛性碱再生的石灰的昂贵步骤。
有利地，将用于降低废液的TC和TA的介质再生，用于进一步的利用。
在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤：
将至少一部分的处理过的第一废液与至少一部分的粗液合并；和
沉淀出第一氧化铝产物。
在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤：
将至少一部分粗液与至少一部分的处理过的废液合并；和
沉淀出第二氧化铝产物。
应理解，处理过的第一废液与粗液的比率可以变化，并且依赖于多个因素，包括温度、蒸解回路操作，经济考虑因素，可用的设备基础设施，处理过的第一废液和粗液的性质如TC，TA，杂质含量，氧化铝浓度和所需的三水铝石和勃姆石的产物比率。
应理解，粗液或处理过的废液的量可能在沉淀回路中的不同阶段均是不同的。在不受理论限制的情况下，据认为，通过调节分布于不同沉淀阶段的粗液量或者处理过的废液量，可以控制沿着整个沉淀阶段的TA，TC和过饱和分布，以提高总收率和产物质量。应理解，粗液旁路或处理过的废液旁路的适合的量和分布取决于回路构造、操作条件、晶种和液体性质，所需的三水铝石和勃姆石产物的量。
控制废液的TC和TA的能力，因此合并的处理过的废液和粗液可以提供更大的勃姆石收率和更大的液体生收率。
优选地，所述方法包括以下另外的步骤：
蒸解铝土矿以提供粗液。
铝土矿可以以三水铝石铝土矿，勃姆石铝土矿，硬水铝石铝土矿(diasporic bauxite)或者它们的任何组合的形式提供。
应理解，处理至少一部分的第一废液以同时降低所述液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤可以对整个第一废液进行或者在拜耳法侧流中进行。
与给定的拜耳蒸解回路的现有技术方法相比，通过增加从粗液沉淀的氧化铝量，本发明方法可以提供更大的沉淀勃姆石的收率。
应理解，可以重复以下步骤：
处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤；
从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤；
分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液的步骤。
应理解，可以重复以下步骤：
处理至少一部分的第一废液以同时降低所述液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤；
将处理过的第一废液与粗液合并的步骤；和
从粗液和处理过的第一废液的合并液沉淀出勃姆石并且产生第二废液的步骤。
应理解，可以重复以下步骤：
处理至少一部分的第一废液以同时降低所述液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤；
将处理过的第一废液与粗液合并的步骤；和
从粗液和处理过的第一废液的合并液沉淀出三水铝石并且产生第一废液的步骤。
在本发明的一个非常具体的形式中，所述方法可以包括多个同时降低第一废液的总苛性碱浓度和总碱度的处理步骤。
在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤：
使用第二氧化铝产物作为处理过的第一废液的种晶。
应理解，最佳植入晶种比率取决于多个因素，包括晶种和液体性能以及的沉淀回路的设计，并且可以在50至1300gL-1范围内的任何值。
应理解，晶种应当是与所需的氧化铝产物相同的形式。在晶种为勃姆石的情况下，优选勃姆石晶种从勃姆石沉淀回路再循环。
优选地，从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤在低于约105℃的温度进行。
在本发明的一种优选形式中，从处理过的第一废液沉淀出勃姆石形式的第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤在约95℃至105℃之间的初始温度进行。
在本发明的一种形式中，处理过的第一废液可以在进入沉淀回路后被冷却。
有利地，由于与三水铝石沉淀相比，勃姆石沉淀在更高温度下进行，因此工艺更少地损失由蒸解温度冷却并且再加热至蒸发温度引起的能量。
应理解，可以调节沉淀保持时间和流量以提高勃姆石收率和产物质量。技术人员应理解，可以在合理的经济基础上作出改变保持时间和流量的决定。
在本发明的一种形式中，从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤先于处理过的第一废液进行超声步骤。
在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤：
将三水铝石沉淀抑制剂添加到处理过的第一废液中。
有利地，通过将三水铝石沉淀抑制剂添加到预沉淀的拜耳液体中，减少或者消除了三水铝石随着勃姆石的共沉淀。
三水铝石沉淀抑制剂可以以这样的某些有机化合物的形式提供，所述有机化合物被认为通过减少或者封闭晶种表面上的活性部位的数量而抑制三水铝石沉淀。在不受理论限制的情况下，据认为与三水铝石沉淀相比，因为勃姆石的晶体结构不同于三水铝石的晶体结构，所以勃姆石沉淀较少地受到某些有机化合物的影响。假定液体拜耳回路中再循环，应理解第二沉淀回路中的三水铝石沉淀抑制剂可能影响第一沉淀回路中三水铝石的沉淀。
在本发明的一种优选形式中，三水铝石沉淀抑制剂以氧化钙的形式提供。在本发明的上下文中，术语氧化钙应当理解为包括与拜耳液体中存在的离子物种相容并且产生可溶性钙离子的任何钙化合物，如氧化钙和其水合形式，包括氢氧化钙，石灰膏，碳酸钙，铝酸三钙和水铝钙石(hydrocalumite)。已知氧化钙增加三水铝石沉淀诱导时间并且抑制三水铝石从拜耳液体中沉淀。有利地，预沉淀液体可以含有已知影响三水铝石沉淀的诱导时间的氧化钙。在不受理论限制的情况下，据认为氧化钙影响勃姆石沉淀的程度与影响三水铝石的程度不同。
尽管粗液可以含有氧化钙，但是废液通常很少含有或者不含氧化钙。
在重复处理至少一部分的第一废液以同时降低所述处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤、从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤，和分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液的步骤的情况下，所述方法可以包括以下另外的步骤：将氧化钙加入到处理过的第一废液中。
应理解，在重复处理至少一部分的第一废液以同时降低所述处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤、从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤，和分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液的步骤的情况下，可以不必在从粗液和处理过的第一废液的合并液中沉淀出勃姆石的步骤之后，将另外的三水铝石沉淀抑制剂添加到处理过的第一废液中。
应理解，通过如US4534957中所述的将三水铝石转化为勃姆石的水热法，或者在该文献中所述用于制备勃姆石的任何其它方法，可以制备用于启动勃姆石沉淀回路的初始晶种。
在本发明的一种形式中，用于将三水铝石转化为勃姆石的水热法被用于控制相当多的三水铝石代替勃姆石沉淀情况下的产物质量偏差，并且用于使晶种再循环返回至主要勃姆石形式。
优选地，在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物的步骤包括以下步骤：将第一氧化铝产物加入到煅烧炉的前端。
在本发明的一个实施方案中，在煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物的步骤包括以下步骤：将第二氧化铝产物加入到所述煅烧器中与第一氧化铝产物相同的位置。
在本发明的第二实施方案中，在煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物的步骤包括以下步骤：将第二氧化铝产物加入到所述煅烧器中与第一氧化铝产物不同的位置。
在本发明的一种非常具体形式中，将第二氧化铝产物加入到预热干燥部的后期阶段、炉子和容纳容器部、冷却部的前期阶段，或者静态煅烧炉的水合物旁路系统、或者它们的组合。
有利地，本发明由两种阶段沉淀回路产生两种分开的氧化铝产物流。三水铝石和勃姆石的不同热分解反应温度使得可以将分开的产物流以使煅烧炉能量利用最佳化的方式分布在静态煅烧炉系统内部。应理解，三水铝石的热分解发生在约200℃至350℃，而勃姆石的热分解发生在约500℃。技术人员应理解，第二氧化铝产物进料的最佳进入位置取决于以下因素，如第二氧化铝产物进料相对于第一氧化铝产物进料的相对量，三水铝石含量，煅烧炉温度分布，空气流量，勃姆石体停留时间，煅烧炉能量平衡以及氧化铝产物质量规格。分开的三水铝石和勃姆石产物流可能在进入煅烧炉之前需要洗涤和过滤。
在本发明的一种形式中，处理至少一部分的第一废液以同时降低液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触；和
将存在于第一废液中的至少一部分的金属阳离子萃取到基本上水不混溶的溶液中。
本发明有利地提供控制处理过的废液的TC和TA的能力，因此提供从处理过的废液沉淀出另外的铝氧化物的能力。所述控制可能受到许多因素的影响，包括接触和萃取步骤的重复次数，以及萃取剂和溶剂的性质、体积和浓度，液体的温度、搅拌、性质，以及液体中是否存在其它物种。
应当理解，将金属阳离子从第一废液萃取到基本上水不混溶的溶液中将伴随有阳离子从基本上水不混溶的溶液到第一废液中的电荷转移。优选地，金属阳离子是钠离子。
有利地，水可以与金属阳离子一起从第一废液共同萃取到基本上水不混溶的溶液中；从而降低留在沉淀回路中的任何废液中的水，并且返回到蒸解回路中，因此减少废液蒸发要求。
优选地，萃取剂以弱酸形式提供。
在萃取剂以弱酸形式提供的情况下，金属离子萃取到基本上水不混溶的溶液中将伴随有质子从基本上水不混溶的溶液到第一废液中的转移。
优选地，弱酸萃取剂包含具有pKa在约9至约13之间的可离子化质子的至少一个极性基团。
萃取剂优选为直链、支链或环状烃，卤代烃、含多于6个碳原子的脂族或芳族醚或醇。优选地，萃取剂包含醇或酚官能团。适合的萃取剂包括1H，1H-全氟壬醇，1H，1H，9H-十六氟壬醇，1，1，1-三氟-3-(4-叔辛基苯氧基)-2-丙醇，1，1，1-三氟-2-(对甲苯基)异丙醇，1-(对甲苯基)-2，2，2-三氟乙醇，六氟-2-(对甲苯基)异丙醇，2-(甲基)-2-(十二烷基)十四烷酸，3-(全氟己基)丙烯醇和1-(1，1，2，2-四氟乙氧基)-3-(4-叔辛基苯氧基)-2-丙醇，叔辛基苯基，对壬基苯酚，对叔丁基苯酚，对叔戊基苯酚，对庚基苯酚，对辛基苯酚，对-(α，α-二甲基苄基)苯酚(4-枯基苯酚)，2，3，6-三甲基苯酚，2，4-二叔丁基苯酚，3，5-二叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基苯酚，2，4-二叔戊基苯酚(2，4-二叔戊基苯酚)，4-仲丁基-2，6-二叔丁基苯酚，2，4，6-三叔丁基苯酚，2，4-双(α，α-二甲基苄基)苯酚(2，4-二枯基苯酚)和其它烷基化的苯酚或它们的混合物。
应当理解，基本上水不混溶的溶液可以形成萃取剂。
优选地，酸性形式的萃取剂基本上不溶于水中。
优选地，去质子化形式的萃取剂基本上不溶于水中。
应当理解，萃取剂在第一废液中的分配应当是最少的。
应当理解，萃取剂浓度取决于多个因素，包括引起的过饱和的预期量，这转而受到开始沉淀时的温度的影响。
应当理解，在萃取步骤中的去质子化程度取决于可离子化质子的酸性(以及第一废液的pH和盐含量)。
分布在不同相的物质之间的反应可以是缓慢的，因为在两种组分的每一种的第一级反应中，当在给定的相中的物种的浓度最高时，速率最高。相转移催化剂的使用可以提高萃取速率。适合的相转移催化剂可以选自亲脂性季铵或膦盐或有机大环如冠醚，杯芳烃，杯芳烃-冠醚，球状配体(spherand)和穴状配体。
可以将特定的配位配体加入到有机混合物中以协同增强Na+萃取、或者另外从第一废液中萃取杂质并且以次要方式增强沉淀。
优选地，基本上水不混溶溶液是有机液体，有机液体的组合或离子液体。
优选地，有机液体是基本上非极性的。
优选地，有机液体是在拜耳法工艺温度具有低蒸气压和较高闪点的高沸点有机液体。
优选地，有机液体是碱稳定的。
有机液体优选为直链、支链或环状烃，卤代烃、含多于4个碳原子的脂族或芳族醚或醇。适合的溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、茋，1-辛醇，2-辛醇，1-癸醇，异辛醇(如从ExxonMobil以Exxal 8商购的那些)，异壬醇(如从ExxonMobil以Exxal 9，Exxal 10，Exxal 11，Exxal 12和Exxal 13商购的那些)，异癸醇，异十三烷醇，2-乙基-1-己醇，煤油和以名称Escaid 100，Escaid 110，Escaid 240，Escaid 300，lsopar L，lsopar M，Solvesso 150和Exxsol D110商购的其它烃(来自ExxonMobil)，以及它们的混合物。
优选地，有机溶剂在第一废液中的分配是最少的。优选地，第一废液在有机溶剂中的分配是最少的。
优选地，有机溶剂将处于其酸和钠盐形式的萃取剂溶剂化。
应当理解，基本上水不混溶的溶液相对于第一废液体积的体积可以根据第一废液和基本上水不混溶的溶液接触的方式和萃取剂在基本上水不混溶的溶液中的装载量而变化。
优选地，使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触的步骤包括：采用在本领域中已知的任何方法，包括摇晃、搅拌、翻滚和飞溅，对第一废液和基本上水不搅拌的溶液进行搅拌。
应理解，第一废液和有机相之间的接触时间应当足以使萃取剂和金属阳离子之间发生反应，以形成金属阳离子耗尽的水相和氢离子耗尽的有机相。所述接触时间受到多个因素的影响，包括萃取剂上的可离子化质子的pKa，水相的pH，水相和有机相的体积，温度，萃取剂和钠离子的浓度，总碱度，总苛性碱浓度，搅拌程度和废液中是否存在其它物种。
应当理解，拜耳法溶液和基本上水不混溶的溶液的体积用不着相同。应当理解，在该方法以逆流或连续处理的形式进行时，所述相的体积比用分批方法时的相体积更不重要。
应理解，可以重复：使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触的步骤，以及将存在于第一废液中的金属阳离子的至少一部分萃取到基本上水不混溶的溶液中的步骤。
在重复使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触的步骤，以及将存在于第一废液中的金属阳离子的至少一部分萃取到基本上水不混溶的溶液中的步骤的情况下，使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触的步骤可以采用不同的基本上水不混溶的溶液进行。
优选地，所述方法包括以下另外的步骤：分离第一废液和基本上水不混溶的溶液。
应当理解，分离第一废液和基本上水不混溶的溶液的步骤可以通过本领域中的任何已知方法，包括离心进行。
优选地，该方法包括以下另外的步骤：
使基本上水不混溶的溶液与汽提溶液接触以提供氢氧化钠水溶液的步骤。
汽提溶液可以以水或包含冷凝物或湖水(lake water)的拜耳法流的形式提供。优选地，汽提溶液具有至少5的pH。
优选地，该方法包括以下另外的步骤：
分离汽提溶液和基本上水不混溶的溶液的步骤。
有利地，使基本上水不混溶的溶液与汽提溶液接触以提供氢氧化钠水溶液的步骤将弱酸萃取剂质子化。
有利地，在与汽提溶液接触后的基本上水不混溶溶液可以重新用于后续的萃取步骤。
氢氧化钠水溶液可以重新用于拜耳回路的其它阶段，如铝土矿的蒸解。取决于氢氧化钠的浓度，该水溶液可能需要在后续使用之前进行预先处理。
有利地，汽提钠离子和氢氧化物的后续再生的步骤无需另外用于再苛化的化学品。
在本发明的一种形式中，处理至少一部分的第一废液以降低液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
使第一废液与具有可交换离子的固体载体接触，其中固体载体基本上是水不溶性的；和
将存在于第一废液中的钠阳离子与固体载体上的离子进行交换。
优选地，包含萃取剂的固体载体是离子交换树脂。
离子交换树脂是按每分子含有多个离子官能团的高分子量的聚合物材料。阳离子交换树脂可以是含磺酸基团(RSO3 -H+)的强酸型或弱酸型如含有羧酸(RCOOH)或酚(ROH)基团的那些。
阴离子交换树脂含有连接到聚合物分子上的碱性胺官能团。强碱交换剂是季胺(RN(CH3)3 +OH-)并且弱碱型含有仲或叔胺。
优选地，离子交换树脂是阳离子交换树脂并且在本发明的非常优选的形式中，阳离子交换树脂是弱酸阳离子交换树脂。
优选地，在固体载体上的可交换离子是质子。
应理解，存在于拜耳法工艺流中的钠离子与萃取剂上的质子的交换包括多于1个的钠离子和多于1个的质子的交换。
优选地，固体载体具有约9-13的pKa。
可以用于本发明的树脂的实例包括Amberlite IRC86-氢型，AmberliteIRC50-氢型和Lewatit CNP105-氢型。
有利地，存在于拜耳法工艺流中的钠离子与萃取剂上的质子的交换伴随有氢氧根离子拜耳法工艺流中的伴随中和。
优选地，使第一废液与具有可交换离子的固体载体接触，其中固体载体基本上是水不溶性的步骤包括：采用在本领域中已知的任何方法，包括摇晃、搅拌、翻滚和飞溅对第一废液和固体载体进行搅拌。
应理解，第一废液和固体载体之间的接触时间应当足以使离子交换发生。所述接触时间受到多个因素的影响，包括固体载体上的可离子化质子的pKa，第一废液的pH，水相和固相的体积，温度、钠离子的浓度，总碱度，总苛性碱浓度，搅拌程度和废液中是否存在其它物种。
在使第一废液与具有可交换离子的固体载体接触，其中固体载体基本上是水不溶性的步骤，以及将存在于第一废液中的钠阳离子与固体载体上的离子交换的步骤被重复的情况下，使第一废液与具有可交换离子的固体载体接触并且其中固体载体基本上是水不混溶的步骤可以采用不同固体载体进行。
优选地，所述方法包括以下另外的步骤：
分离处理过的第一废液和固体载体的步骤。
应当理解，分离处理过的第一废液和固体载体的步骤可以通过本领域中的任何已知方法，包括过滤和离心进行。
优选地，该方法包括以下另外的步骤：
在将存在于第一废液中的钠阳离子与固体载体上的离子交换的步骤后，使固体载体与汽提溶液接触以使固体载体质子化的步骤。
汽提溶液可以以水或包含冷凝物或湖水的拜耳法工艺流的形式提供。
有利地，在与基本上水不混溶的溶液接触后的汽提溶液可以重新用于拜耳法的后续步骤，或用于后续的汽提步骤。取决于氢氧化钠的浓度，该水溶液可能需要在后续使用之前进行预先处理。
有利地，在与汽提溶液接触后的固体载体可以用于与废液的进一步的离子交换。
在本发明的一种形式中，处理至少一部分的第一废液以同时降低液体的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
在包含第一废液的第一区域和包含阴极电解液的第二区域之间施加电势，其中第一废液是阳极电解液，并且其中离子渗透膜被设置在第一区域和第二区域之间；和
使钠离子从一个区域跨过离子渗透膜转移到另一个区域中。
应理解，可以提供多于两个的区域，并且可以提供多于一个的离子渗透膜。
在提供多于一个的离子渗透膜的情况下，离子渗透膜优选为基本上共面使得相邻的离子渗透膜优选允许带相反电荷的离子的转移。在本发明的一种形式中，提供阴离子渗透膜和阳离子渗透膜。
在本发明的一种具体形式中，提供多个离子渗透膜，其中多个离子渗透膜包括电渗析单元。
在本发明的一种形式中，可以提供双极性膜。
在提供一个离子渗透膜的情况下，离子渗透膜优选为阳离子渗透膜，并且离子为阳离子。优选地，阳离子是钠离子。
应理解，钠离子从一个区域向另一个区域的转移包括多于一个钠离子从第一区域向第二区域的转移。
优选地，一个区域配置有阳极，而另一个区域配置有阴极。
应理解，钠离子从一个区域向另一个第二区域的转移伴随有氢氧根离子在阳极的伴随中和以及氢氧根离子在第二区域中的再生。
应理解，离子渗透膜应当在电解条件下对腐蚀或降解具有显著的抵抗力。
应理解，离子渗透膜的选择取决于多个因素，包括离子传输的选择性、包括钠离子传输的选择性。其它因素包括离子传输的传导性和速率、机械尺寸和化学稳定性、对污垢以及中毒的抵抗力和膜寿命。
在本发明的具体形式中，阳离子渗透膜可以包括全氟化的聚合物如磺化的四氟乙烯共聚物，羧酸酯聚合物，聚苯乙烯基聚合物，二乙烯基苯聚合物，或钠传导陶瓷如β-氧化铝或者它们的组合。
已知全氟膜在高的pH条件下对化学侵蚀具有高抵抗力。稳定性和有利的物理性质被认为归因于含有以离子基团封端的规则侧链的聚合物的显著惰性和牢固的主链。离子基团的选择是重要的，因为它们影响与迁移离子的相互作用，离子交换聚合物的pKg，聚合物的溶剂化，以及在固定的离子基团之间的相互作用的性质和程度。
在本发明的一种非常具体形式中，阳离子渗透膜是Nafion 324或Nafion 440膜。
应理解，电极材料应当显示出高的导电性和低的电阻，并且在电解条件下对腐蚀具有相当大的抵抗力。废液是高度碱性的，但是在阳极产生H+。应理解，电极材料的选择在技术人员的能力和知识之内。因为废液含有阴离子如氟化物、硫酸根等，因此在阳极和溶液(即使溶液高度碱性的)之间的界面上产生氢氟酸、硫酸等。适合的阳极材料包括铂涂敷的铌、铂涂敷的钛或莫内尔合金。
应理解，碱仅在阴极产生，因此与阳极材料相比，阴极材料的选择可以更宽。适合的阴极包括不锈钢或气体扩散电极(氧去极化的阴极)。
应理解，必须控制电流密度，因为增加电流密度将增加产物形成的速率，但是它还使增加能量消耗。电流密度越高，萃取给定量的苛性碱可能需要的膜面积越小。对于使用一个阳离子交换膜的系统，优选的电流密度可以高于150mA/cm2。
在本发明的优选形式中，阴极电解液是苛性碱溶液。尽管有利的是具有尽可能高的阴极电解液苛性碱浓度，但是如果它太高，则可能由于离子从阴极电解液反向扩散至阳极电解液而损害电流密度。
优选地，阴极电解液苛性碱浓度不大于约8M NaOH或25％NaOH阴极电解液。
本发明方法可以以分批法的形式进行，其中第一区域以第一室的形式提供，而第二区域以第二室的形式提供，并且离子渗透膜被提供在第一室和第二室之间。第一废液阳极电解液被引入到第一室内，而阴极电解液被引入到第二室中，并且在第一室和第二室之间施加规定时间的电势，之后钠离子和氢氧根离子被耗尽的处理过的第一废液从第一室移出，并且氢氧化钠浓度得到增加的阴极电解液从第二室移出。
备选地，本发明方法可以以连续方法进行，其中第一区域以第一室的形式提供，而第二区域以第二室的形式提供，并且离子渗透膜被提供在第一室和第二室之间。第一废液阳极电解液被连续地引入到第一室内，而阴极电解液被连续地引入到第二室中，同时在第一室和第二室之间连续施加电势。钠离子和氢氧根离子被耗尽的处理过的第一废液从第一室连续地移出，并且氢氧化钠浓度得到增加的阴极电解液从第二室移出。
还备选地，本发明方法可以以连续方法进行，其中电解槽(cell)中具有多个室，并且相邻室由阳离子渗透膜和阴离子离子渗透膜交替地分开。每一个第二区域含有第一废液阳极电解液的进料溶液，并且通过在阳极产生质子而代替被中和的氢氧根，其通过阴离子膜从进料溶液中移除，以形成纯的苛性碱(钠离子从相反侧经由阳离子膜进入)。与具有单个离子渗透膜的电解相比，该方法被认为消耗更少的能量，因为被电解以形成质子和氢氧根的水的量最小，其中伴随着形成氢和氧的形成。任选地，该配置可以包含双极性膜，其直接将水分开以产生氢氧根离子和质子，而不形成氢或氧。
在本发明的一种非常具体形式中，阴离子离子渗透膜是Neosepta AHA膜。
含有氢氧化钠的阴极电解液可以重新用于拜耳回路的其它阶段如铝土矿的蒸解。根据氢氧化钠的浓度，以及杂质含量，阴极电解液可能在后续使用之前需要进行预处理。
附图简述
现在仅通过参考其两个实施方案的实施例以及附图描述本发明，在附图中：
图1是根据在拜耳法回路中使用的本发明的第一实施方案的方法的一部分的示意性流程图；
图2是与进入煅烧阶段的分开进料结合的根据本发明的方法的一部分的示意性流程图；
图3显示了在60℃与异辛醇溶剂中不同浓度的TOP萃取剂1∶1接触10分钟后废液的经实验测量的TC下降；和
图4是根据在拜耳法回路中使用的本发明的第二实施方案的方法的一部分的示意性流程图。
实施本发明的最佳方式
本发明集中于从拜耳法粗液中回收更多的氧化铝有价值组分，从而降低在氧化铝生产中的能量用量，并且可以对现有的拜耳沉淀资源进行改进。本发明制备单独的三水铝石和勃姆石产物流，其在被引入到煅烧回路的不同部分以将煅烧能量用量最小化的两阶段沉淀布置中产生。勃姆石在第二沉淀阶段中由第一沉淀阶段的废液的一部分沉淀出来，在第一沉淀阶段产生已经被处理以降低总碱度和总苛性碱浓度的三水铝石。
图1是显示根据本发明的第一实施方案的方法的一部分的示意性流程图，其包括以下步骤：
在苛性碱溶液10中蒸解铝土矿；
将混合物12分离成残留物14和粗液16；
在拜耳沉淀回路18中沉淀三水铝石，并且形成第一悬浮液；
在分级回路20中将第一悬浮液分离成三水铝石产物22、三水铝石晶种再循环24和废液26；
将废液26分离成第一部分28和第二部分30；
在苏打减少单元32中，通过使废液的第二部分30与含有萃取剂33的再生介质接触而进行废液的第二部分30的处理，并且形成处理过的第一废液34；
在勃姆石沉淀回路36中从处理过的第一废液34沉淀出勃姆石，并且形成第二悬浮液；
在分级回路38中将第二悬浮液分离成勃姆石产物40、勃姆石晶种再循环42和第二废液44；
在煅烧炉41中煅烧至少一部分的三水铝石产物22；和
在煅烧炉41中煅烧至少一部分的勃姆石产物40。
以通常的方式处理废液流28和44。在设备32中的苏打萃取介质中，将废液30的一部分与萃取剂33在低于液体的沸点的温度接触。使所用的苏打萃取介质46在回收再生单元48中与水溶液接触，以将钠离子反萃取到水溶液中。然后根据需要处理水溶液，以产生含有被回收的苏打有价值成分50的流，所述流处于适合返回到工艺中的形式；例如，可以将它返回到常规的废液回路28以进一步蒸解铝土矿或者用于洗涤晶种或草酸盐或者用于洗涤铝土矿。所用的苏打萃取介质46的反萃取导致在介质中的质子化形式的萃取剂的再生。然后可以将再生的苏打萃取介质重新用于另外的萃取步骤，并且使33返回到苏打萃取单元32中。
处理过的废液34通过热交换器52被加热，并且通入到第二沉淀器36中，以在约95℃至105℃之间的温度沉淀出勃姆石。处理过的废液34可以在沉淀器36中冷却。处理过的废液34具有在0.77至0.55的范围内的A/TC。处理过的废液34用勃姆石42作为晶种以促进勃姆石沉淀。晶种进料在50g/L至1200g/L的范围内。
可以在存在或者不存在勃姆石晶种的情况下，将处理过的废液34超声以促进勃姆石沉淀。可以将氧化钙加入到处理过的废液34中以降低三水铝石在勃姆石40中的比例。
图2是显示根据本发明的一个实施方案的方法的一部分的的示意性流程图，其包括以下步骤：
将来自第一沉淀阶段的三水铝石产物22供给到煅烧炉41的水合物干燥和预热部53中；
将勃姆石产物40从勃姆石沉淀阶段供给到煅烧炉41中的一个或多个后期阶段(53，54，56，58或60)。
如通常在拜耳操作中一样处理冷却的氧化铝产物62。调节空气流64以满足煅烧炉的燃烧、传输、冷却、热回收、细粉再生和温度分布要求。排出气流66被送到集尘和堆集室中。
可以将来自勃姆石沉淀器36的产物40送到水合物预热干燥部53的后期阶段、送到容纳容器和炉部56或者送到冷却部60的前期阶段，或者分布在这些部的组合上。应理解静态煅烧炉部处于330℃之下的温度，并且勃姆石在这些温度不热分解。勃姆石在高于540℃的温度需要足够的保持时间。勃姆石进料的最佳进入位置取决于以下因素，如流40的大小，流40的三水铝石含量，煅烧炉温度分布，勃姆石停留时间和煅烧炉能量平衡。在进入煅烧炉41之前，流22和40可能需要洗涤和过滤。
下列实施例用来更充分地描述使用上述发明的方式。应理解这些实施例不以任何方式限制本发明的范围，而是为了说明性目的所提供的。
实施例1：使用离子交换树脂的苏打萃取
使用树脂的苏打萃取
最初的测试试验3了种不同的树脂，它们全部来源于Sigma-Aldrich：(1)Amberlite IRC86-氢型-CAS#211811-37-9(弱酸性树脂20-50目)；(2)Amberlite IRC50-氢型-CAS#9002-29-3(具有羧酸官能的弱酸性树脂)和(3)Lewatit CNP 105-氢型(弱酸性树脂)。结果表明，Amberlite IRC86和Amberlite IRC50产生了最佳的萃取，表明TC的下降相对更大。
在使用之前，所有树脂都通过将树脂在环境温度以45∶100w/v比率浸渍于DI水中24小时，以进行水调节。然后在布氏漏斗上收集变成浆液的树脂，排干水，并且使其短时间地进行空气干燥(5-10min)。
在全部萃取和沉淀试验中均使用来自Alcoa’s Western Australianrefineries之一的拜耳废液。将过滤的废液(通过滴定分析二次抽样样品)加热至所选择的温度(60℃或80℃)，并在所选择的温度与浓度在165至220gL-1的范围内的经新鲜水调节的树脂接触。在一些试验中，使废液经历与新鲜水调节的树脂接触的两个连续阶段；在第二接触阶段之前，将来自第一接触阶段的液体-树脂浆液进行过滤。
表1.在215gL-1接触一次的情况下在60℃下的A/TC变化。
  TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   氧化铝，以gL-1Al2O3计 A/TC
  初始废液   208.43   250.88   89.44   0.4291
  AmberliteIRC50   137.25   179.15   87.00   0.6339
  AmberliteIRC86   140.61   182.80   88.72   0.6310
  Lewat CNP105   165.00   203.16   82.71   0.5013
表2.在165gL-1至200gL-1的范围内的装载量，与Amberlite IRC86接触两次的情况下，在80℃下的A/TC变化。
 样品   TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   氧化铝，以gL-1Al2O3计 A/TC
 精炼厂废液1   226.83   274.13   98.14   0.4327
 处理过的精炼厂废液1(165gL-1)   129.92   174.54   91.62   0.7052
 精炼厂废液#2   221.26   267.94   93.75   0.4237
 处理过的精炼厂废液#2(165gL-1) 126.42 171.83 89.15 0.7052
 精炼厂废液#3   224.51   272.21   96.62   0.4304
 处理过的精炼厂废液#3(200gL-1) 118.69 165.53 91.05 0.7671
结果表明，树脂可以从精炼厂拜耳液体萃取钠离子，同时伴随质子向液体的转移，因而导致氢氧化物的中和。
结果表明，使用树脂的苏打萃取可以将废液的A/TC从0.43增加至0.77，并且将TC从224.5降低118.7gL-1Na2CO3。预期额外的接触阶段和增加的树脂装载量还进一步降低TC。
实验室勃姆石分批沉淀
使用树脂处理的废液进行沉淀实验，所述树脂处理的废液采用通过水热法制备的勃姆石粒子作为晶种，并且在浴中旋转的聚丙烯瓶中被保持在95℃。在处理过的废液的温度平衡至95℃之后，添加晶种。使用180gL-1至950gL-1的晶种装载量。在规定的沉淀保持时间之后，从浴中移除瓶子，使用葡糖酸钠将沉淀反应猝灭，过滤内含物，并且在25℃通过滴定分析液体二次抽样样品。使用热的去离子水洗涤过滤的固体，并且在60℃至100℃之间进行烘箱干燥。通过XRD分析固体。
通过商业化的三水铝石向勃姆石的水热转化而制备晶种，所述水热转化是使用去离子水在200℃于密封加压反应器中进行的。通过XRD、TGA和DSC分析所制备的材料，并且测得其是具有约0.2％三水铝石的几乎纯的勃姆石。这种勃姆石晶种用于下面报道的所有实验。
作为对照，未处理过的废液还使用勃姆石作为晶种，并且将其保持在95℃的旋转浴中。在6小时后，无论固体含量还是液体组成均没有显著的变化，在48小时后勃姆石的收率(～1gL-1)可忽略。
表3.在95℃和500gL-1晶种装载量的情况下，来自处理过的精炼厂废液的勃姆石沉淀
  说明   TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   Al2O3，以gL-1Al2O3计 A/TC Al2O3收率(gL-1)   在沉淀物中的三水铝石(％)
  处理过的废液   126.4   171.8   89.1   0.705   -   -
  3小时ppt   125.2   169.1   77.7   0.620   10.7   14％
  5小时ppt   124.8   168.4   73.6   0.590   14.6   0％
  24小时ppt   125.6   168.6   60.7   0.483   28.1   6％
  51小时ppt   125.5   168.6   52.8   0.421   36.0   0％
表4.在95℃和500gL-1晶种装载量以及～30ppm gL-1氧化钙的情况下，来自处理过的精炼厂废液的勃姆石沉淀
  说明   TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   Al2O3，以gL-1Al2O3计 A/TC   Al2O3收率(gL-1)   在沉淀物中的三水铝石(％)
  处理过的废液   126.2   170.9   88.8   0.704   - -
  3小时ppt   126.9   171.7   78.4   0.618   10.9   24％
  5小时ppt   126.6   171.6   74.7   0.590   14.4   2％
  24小时ppt   127.4   170.9   60.9   0.478   28.5   6％
  51小时ppt   127.5   171.5   53.7   0.421   35.7   1％
表5.在95℃和750gL-1晶种装载量的情况下，来自处理过的精炼厂废液的勃姆石沉淀
Figure A20088001007000301
表6.在95℃和950gL-1晶种装载量的情况下，来自处理过的精炼厂废液的勃姆石沉淀
精炼厂液体含有相当大的有机和无机杂质，其可能影响沉淀行为。使用实验室制备的铝酸钠溶液代替精炼厂液体进行多次实验。
表7.在95℃和500gL-1晶种含量下来自低TC的实验室制备的铝酸钠液体的勃姆石沉淀
说明   TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   Al2O3，以gL-1Al2O3计 A/TC 平均Al2O3收率(gL-1)   在产物中的三水铝石
  0   130.4   169.3   87.8   0.673   0   未检测
  3   133.1   172.9   72.8   0.547   16.43   痕量
  6   133.6   172.7   66.1   0.494   23.34   痕量
  18   135.1   177.1   56.8   0.421   32.86   痕量
  24   136.1   175.4   56.3   0.414   33.77   痕量
  98   136.2   176.0   44.8   0.329   44.86   未检测
表8.在95℃和500gL-1晶种装载量以及过量的氧化钙的情况下，来自低TC的实验室制备的铝酸钠液体的勃姆石沉淀。
  说明   TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计   Al2O3，以gL-1Al2O3计 A/TC   平均Al2O3收率(gL-1)   在产物中的三水铝石
0 129.5 168.2 87.9 0.679 0.00 未检测
  3   132.3   172.9   70.7   0.534   18.78   痕量
  6   131.3   171.6   64.2   0.489   24.61   痕量
  18   135.5   173.9   60.6   0.447   30.04   痕量
  24   133.3   173   54.8   0.411   34.71   痕量
  98   139.4   179.2   40.2   0.288   50.63   未检测
来自处理过的精炼厂废液的分批勃姆石沉淀数据表明，可以容易地实现在30gL-1至40gL-1 Al2O3之间的收率。观察到在0.42至0.39的范围内的最终A/TC值。据认为，沉淀条件的最佳化可以进一步提高收率。
与来自已知用于三水铝石沉淀的精炼厂拜耳液体的等价沉淀相比，从高纯度铝酸钠液体中的勃姆石沉淀可以产生更高的收率。观察到高达50.6gL-1Al2O3的收率。观察到低至0.288的最终A/TC值。
主要产物是勃姆石，但是三水铝石存在于一些样品中。显然可以调节沉淀条件以将任何三水铝石共沉淀最小化。
在沉淀数据中观察到良好的可重复性。
通过离子交换树脂的苏打萃取的预期生产率
组合使用室内模型、大量的拜耳性质和热力学数据的数据库，拜耳操作经验和在ASPEN PlusTM(ASPEN Technology Inc.，一种具有目前技术水平的物理性质数据包的软件处理模拟软件，所述物理性质数据包包括增加的拜耳法性质以及室内建立的单元操作，例如Alcoa静态煅烧炉)中建立的流程模型，以设计、评价和改进本发明所研究方案的模型，所述室内模型是基于化学工程第一原则建立的并且适合现有的拜耳单元操作。基于来自蒸解的1100kL/h粗液流检验四种方案，其具有下列组成：
A 146gL-1Al2O3，
TC 205gL-1Na2CO3，
TA 251gL-1Na2CO3，
总有机碳22gL-1C，
氯化物11gL-1NaCl，
硫酸盐22gL-1Na2SO4。
第1种方案考虑来自粗液的三水铝石沉淀。不存在勃姆石从处理过的废液的第二阶段沉淀。分析假定三水铝石沉淀收率以Al2O3计为63gL-1，其是处理西部澳大利亚铝土矿的现代低温拜耳设备的典型收率。
通过包括勃姆石从包含30％粗液流的处理过的废液流中沉淀的第二阶段，第2种方案扩展了第1种方案。三水铝石沉淀回路收率仍是以Al2O3计为63gL-1。勃姆石沉淀收率以Al2O3计为33gL-1。
第3种方案相当于第2种方案，但是使用更高的处理过的废液流，即70％粗液流。勃姆石沉淀收率以Al2O3计为30.5gL-1。
第4种方案考虑处理来自第一沉淀阶段的全部废液。假定勃姆石沉淀收率以Al2O3计为30gL-1。
注意：限制分析以确保液体组成保持在实验步骤中观察到的范围内，并且进一步最优化的工作容易确认提供更高收率的条件。
表9提供了在将本发明与通过离子交换树脂的苏打萃取一起利用时估算的粗液收率以及能量节省。产量基于来自如上所述的1100kL/h的蒸解的粗液流量。应当注意下列估计量基于在该系统上可利用的模型和数据。
表9.计算的拜耳回路粗液收率
 方案   粗液收率(以g沉淀的Al2O3/L粗液)   基于来自蒸解的1000KL/h粗液的产量(t/h)   能量节省(GJ/tAl2O3)
 第1种方案   63   以三水铝石计106t/h   -
 第2种方案 72.9 106t/h三水铝石12.8t/h勃姆石 0.4-0.5
 第3种方案 84.0 106t/h三水铝石27.6t/h勃姆石 0.9-10.5
 第4种方案 89.2 106t/h三水铝石34t/h勃姆石 1.09-1.25
第1和4种方案是本发明增加工艺收率并且提供显著的能量节省的潜在可能的实例。结果表明，处理过的废液的部分越大，优点越大。然而，用于处理的实际最佳部分取决于多个因素。这些因素包括：
·最佳化煅烧炉性能，例如三水铝石和勃姆石产物流之间最佳分开；
·粗液和第一废液例如相对于杂质的性能；
·拜耳设备操作条件，例如蒸解TC和TA值；
·可用的三水铝石沉淀基础设施和器械；和
经济考虑因素。
表10显示了两种方案的预测的煅烧炉性能的一个实例：
第1种方案：三水铝石和勃姆石产物流均在煅烧炉前部的相同位置进料，以及
第2种方案：两个单独的进料点，三水铝石产物是在煅烧炉的前部供给的，而勃姆石产物被添加到通向炉子的管线中。
使用Alcoa静态煅烧炉的ASPEN PlusTM模型进行模型预测。将模型校准至用于将三水铝石煅烧成氧化铝的精炼厂数据。按质量计，三水铝石产物和勃姆石产物进料比率为4∶1。
表10.预测的煅烧炉性能
  能量用量差，GJ/t氧化铝   堆集室温度   氧化铝冷却器温度
 第1种方案：相同位置的进料 -   178℃   394℃
 第2种方案：分开进料   0.04   196℃   327℃
结果表明，可以通过分开进料布置实现能量节省。第2种方案的高堆集室温度意味着改善的热回收。应理解，煅烧炉操作条件和温度分布的最佳化可能进一步提高了这种能量优势。观察到可接受的温度。预期分开进料的组合和分开的进料比率的最佳化导致进一步的能量优势。此外，可用于调节煅烧炉中的质量流量的分布的额外自由度也可以用于使煅烧炉回路最佳化和增加生产量。
实施例2：通过溶剂萃取进行的苏打萃取
通过采用有机溶剂异辛醇(Exxon-Mobil，′Exxal 8′)和萃取剂4-叔辛基苯酚(97％，Sigma-Aldrich，′TOP′)的溶剂萃取对来自Alcoa的西部澳大利亚作业之一的废液进行处理。
在精炼厂废液体系用于测试工作的情况下，在异辛醇溶剂中的TOP的实际装载量上限被确定在1M至0.75M之间。实际的装载量上限未必是萃取剂在溶剂中的溶解度界限，但是也决定于在与水相接触后所得到的有机相的行为，例如增稠/模糊、分离特性或结晶。下图3显示了在60℃下0.5A/TC废液与含有各种量的TOP的溶剂以1∶1的比率接触10分钟时所观察到的TC下降。
在60℃使过滤的精炼厂废液的样品与相同体积的0.75M的在异辛醇中的4-叔辛基苯酚接触10分钟，所述4-叔辛基苯酚用水预先饱和。使相沉降并且分离处理过的液体。使用0.75M的在异辛醇中的4-叔辛基苯酚的新鲜溶液将该处理另外重复两次。
4-叔辛基苯酚在异辛醇中的萃取动力学表明，萃取在少于1分钟后完成。
对于三种废液样品，在每次接触情况下所产生的TC和TA变化显示在表11中。氧化铝浓度的增加与所报道的萃取过程中水移除(US6322702)一致。
表11.在60℃接触三次情况下的A/TC变化
分析还表明，在废液中3至10％之间的水也转移到有机相中，这取决于接触次数。
预期增加接触阶段的次数将使废液的TC降低至比表10所示的值更低的值。优先地，代替多个1∶1接触的阶段，采用更大的溶剂与液体比率的接触应当减少获得适宜的氢氧化物移除所需的阶段次数，并且可以降低设备成本。
应理解，其它溶剂和萃取剂组合可以提供不同的并且得到改善的结果。
如在实施例1中，组合使用适合现有的拜耳单元操作的室内模型、大量的拜耳性质和热力学数据的数据库、拜耳操作经验和在ASPEN Plus中建立的流程模型，以对很多方案进行检验。所有模型基于来自蒸解的1100kL/h粗液流，该粗液流具有下列组成：
A 146gL-1Al2O3，
TC 205gL-1Na2CO3，
TA 251gL-1Na2CO3，
总有机碳22gL-1C，
氯化物11gL-1NaCl，
硫酸盐22gL-1Na2SO4。
在70至90gL-1(每升粗液中按Al2O3计的沉淀g)范围内的粗液收率是可行的，而能量节省为0.4至1.25GJ/t的氧化铝。预期拜耳液体的收率更高，杂质更少(比较3，4和8)。
实施例3：通过电解进行的苏打萃取
表12显示了来自在容纳有Nafion 324阳离子渗透膜的双室电解槽中的苏打萃取实验的数据。将液体供给到阳极电解液室中。电解在90℃进行，电流密度为350mA/cm2并且电压为6.5V。阴极电解液室产生NaOH(TC400gL-1Na2CO3)。
表12.在90℃的A/TC变化
  说明   TC，gL-1，以Na2CO3计   A，gL-1，以Al2O3计   A/TC
  初始废液   244   116   0.475
  处理过的废液   174   113   0.650
应理解，对于苏打移除，可以将上述结果最佳化，原则上至多为不均匀的成核的亚稳态极限。选择包括改变池构造、电流密度、阳极种类和影响电流密度的因素。电渗析也是一种选择，需要更少的功率以及更低的电流密度。
实施例4-通过添加氧化钙抑制三水铝石沉淀
沉淀前具有TC＝219.2，TA＝266.6，A＝94.4和A/TC＝0.43的废液，在两个阶段中均与具有165g/L的Amberlite IRC86树脂接触，从而提供TC＝122.0，TA＝165.9，A＝85.9并且A/TC＝0.70的最终液体组成。将含有0.1％w/w三水铝石的勃姆石晶种以180g/L的进料添加到处理过的液体中，并且在95℃进行给定时间的沉淀。所有实验均进行三次，并且将结果平均化，并且显示在下表13中。
表13.通过添加氧化钙抑制三水铝石沉淀
  沉淀时间   CaCO3形式的Ca添加(1g/L)   收率(g/L Al2O3)   ％从溶液沉淀的三水铝石
  5小时   否   5.60   30
  5小时   是   5.80   2
  24小时   否   20.5   20
  24小时   是   15.9   0
  52小时   否   25.7   31
  52小时   是   22.4   1
在5小时后，两种液体沉淀出类似量的氧化铝。然而，与对于含有氧化钙的液体而言的2％三水铝石和98％勃姆石相比，来自含有非氧化钙的液体的沉淀物由30％三水铝石和70％勃姆石组成。在24小时和52小时的沉淀物获得了类似的结果，其中含有非氧化钙的液体分别沉淀出20％和31％三水铝石，而含有氧化钙的液体分别沉淀出0％和1％三水铝石。显著地，在在24小时和52小时，沉淀含非氧化钙的液体具有略少的总沉淀物，这支持了三水铝石沉淀被抑制的证据。显然，在液体中的过量氧化钙的存在使得三水铝石的沉淀相对于勃姆石受到抑制。
图4是根据用于拜耳法回路的本发明的第二实施方案的方法的一部分的示意性流程图。在图1和4中所示的方法基本上是类似的，并且相同的标记表示相同的部件。对于上述实施方案，方法还包括以下主要步骤：
在苛性碱溶液10中蒸解铝土矿；
将混合物12分离成残留物14和粗液16；
将粗液16分离成粗液70和粗液侧流72；
从三水铝石沉淀回路18中的液体71沉淀出三水铝石并且形成第一悬浮液；
在分级回路20中将第一悬浮液分离成三水铝石产物22、三水铝石晶种再循环24和废液26；
将废液26分离成第一部分28和第二部分30；
在苏打减少单元32中，通过使废液30的第二部分与含有萃取剂33的再生介质接触而处理废液30的第二部分，并且形成处理过的第一废液34；
将处理过的第一废液34分离成处理过的第一废液74以及处理过的第一废液侧流76；
将至少一部分的处理过的第一废液侧流76添加到粗液70中以提供液体71；
将至少一部分的粗液侧流72添加到处理过的第一废液74中以提供液体75；
由勃姆石沉淀回路36中的液体75沉淀出勃姆石，并且形成第二悬浮液；
将分级回路38中的第二悬浮液分离成勃姆石产物40、勃姆石晶种再循环42和第二废液44；
在煅烧炉41中煅烧至少一部分的三水铝石产物22；和
在煅烧炉41中煅烧至少一部分的勃姆石产物40。
可以将粗液侧流72与被进料至勃姆石沉淀回路36的开始处的处理过的第一废液74和液体75合并，或者添加在勃姆石沉淀回路36的后期阶段78，或者将这两种情况组合。
可以将处理过的第一废液侧流76与被供给至三水铝石沉淀回路18的开始处的粗液70和液体71合并，或者添加在三水铝石沉淀回路18的后期阶段80，或者将这两种情况组合。
应理解，可能需要将流34，72和/或74加热至勃姆石沉淀所需的温度(95℃至105℃)。
这种布置允许更大的灵活性，以最佳化总收率、产物质量和能量用量。粗液侧流72和处理过的第一废液侧流76的最佳量和分布取决于沉淀回路和煅烧炉构造，操作条件，苏打萃取设备的性能，晶种和液体性能，所需的三水铝石和勃姆石产物比率和产物质量要求。
实施例5：由合并的精炼厂粗液和处理过的精炼厂废液进行勃姆石沉淀
由合并的粗液和处理过的废液(60∶40比率)进行分批勃姆石沉淀实验。从Alcoa的西部澳大利亚精炼厂之一获得液体。在前述的两个接触阶段中，在80℃使用水调节的Amberlite IRC86处理废液。
合并的液体使用勃姆石(500gL-1)作为晶种并且在95℃保持在浴中旋转的聚丙烯瓶中。在将处理过的废液的温度平衡至95℃之后，添加晶种。在规定的沉淀保持时间之后，从浴中移出瓶子，过滤内容物，并在25℃通过滴定分析液体二次抽样样品，并且使用葡糖酸钠猝灭沉淀反应。使用热的去离子水洗涤过滤的固体，并且在60℃至100℃之间进行烘箱干燥。通过XRD分析固体。
通过商业化的三水铝石向勃姆石的水热转化而制备晶种，所述水热转化是使用去离子水在200℃于密封加压反应器中进行的。通过XRD、TGA和DSC分析所制备的材料，并且测得其是具有约0.2％三水铝石的几乎纯的勃姆石。这种勃姆石晶种与使用在上表中报道的实验的勃姆石晶种是相同的。
表14.在95℃和500gL-1晶种装载量的情况下，由合并的粗液和处理过的精炼厂废液(60∶40)进行的勃姆石沉淀。
说明 TC，以gL-1Na2CO3计   TA，以gL-1Na2CO3计 Al2O3，以gL-1Al2O3计 A/TC Al2O3，以gLAl2O3计 在沉淀物中的三水铝石(％)
  初始粗液LTP   205.0   251.0   145.5   0.710   -   -
  初始废液LXP   220.3   266.5   94.7   0.430   -   -
  Na Extn LXP   130.5   174.7   89.0   0.682   -   -
  60∶40的粗液和废液的共混物 175.0 220.0 122.0 0.697 - -
  24小时R1   177.3   222.0   93.6   0.528   29.6   1％
  92小时R1   178.6   222.9   77.7   0.435   45.6   0％
表15.在95℃和500gL-1晶种装载量以及过量氧化钙(-1gL-1)的情况下，由合并的粗液和处理过的精炼厂废液(60∶40)进行勃姆石沉淀。
Figure A20088001007000401
结果表明，高达45gL-1的收率是可行的。

Claims (32)

1.一种由拜耳法溶液制备氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：
沉淀第一氧化铝产物并且提供第一废液；
分离至少一部分的第一氧化铝产物和第一废液；
处理至少一部分的第一废液以同时降低处理过的第一废液的总苛性碱浓度和总碱度；
从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液；
分离至少一部分的第二氧化铝产物和第二废液；
在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物；和
在所述煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物，
其中第一氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合，并且第二氧化铝产物是三水铝石或勃姆石，或者它们的组合。
2.根据权利要求1的用于制备氧化铝的方法，其中第一氧化铝产物基本上包含三水铝石，并且第二氧化铝产物基本上包含勃姆石。
3.根据权利要求1或权利要求2的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理过的废液具有与粗液的A/TC接近的A/TC。
4.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：
降低在处理过的第一废液中的钠离子的浓度。
5.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：
从第一废液移除钠离子。
6.根据权利要求4或权利要求5的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
回收所述钠离子。
7.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括：
中和或移除所述第一废液中的氢氧根离子。
8.根据权利要求7的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
回收所述氢氧根离子。
9.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
将至少一部分的处理过的第一废液与至少一部分粗液合并；和
沉淀出第一氧化铝产物。
10.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
将至少一部分的所述粗液与至少一部分的所述处理过的废液合并；和
沉淀出第二氧化铝产物。
11.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
蒸解铝土矿以提供粗液。
12.根据权利要求11的用于制备氧化铝的方法，其中所述铝土矿以三三水铝石铝土矿、勃姆石铝土矿、硬水铝石铝土矿或者它们的任何组合的形式提供。
13.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
使用第二氧化铝产物作为所述处理过的第一废液的晶种。
14.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中从处理过的第一废液沉淀出第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤在低于约105℃的温度下进行。
15.根据权利要求1至14中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中从处理过的第一废液沉淀出勃姆石形式的第二氧化铝产物并且提供第二废液的步骤在约95℃至105℃之间的初始温度进行。
16.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
将三水铝石沉淀抑制剂添加到处理过的第一废液中。
17.根据权利要求16的用于制备氧化铝的方法，其中所述三水铝石沉淀抑制剂是氧化钙。
18.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中在煅烧炉中煅烧至少一部分的第一氧化铝产物的步骤包括以下步骤：
将第一氧化铝产物加入到煅烧炉的前端。
19.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中在煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物的步骤包括以下步骤：
将第二氧化铝产物加入到所述煅烧器中与第一氧化铝产物相同的位置。
20.根据权利要求1至18中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中在煅烧炉中煅烧至少一部分的第二氧化铝产物的步骤包括以下步骤：
将第二氧化铝产物加入到所述煅烧器中与第一氧化铝产物不同的位置。
21.根据权利要求20的用于制备氧化铝的方法，其中将第二氧化铝产物加入到预热干燥部的后期阶段、炉子和容纳容器部、冷却部的前期阶段，或者静态煅烧炉的水合物旁路系统、或者这是这些的组合。
22.根据前述权利要求中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
使第一废液与包含萃取剂的基本上水不混溶的溶液接触；和
将存在于第一废液中的至少一部分的金属阳离子萃取到基本上水不混溶的溶液中。
23.根据权利要求22的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下步骤：
分离第一废液和基本上水不混溶的溶液。
24.根据权利要求23的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
使基本上水不混溶的溶液与汽提溶液接触以提供氢氧化钠水溶液。
25.根据权利要求1至21中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
使第一废液与具有可交换离子的固体载体接触，其中所述固体载体基本上是水不溶性的，和
将存在于第一废液中的钠阳离子与所述固体载体上的离子进行交换。
26.根据权利要求25的用于制备氧化铝的方法，其中包含萃取剂的固体载体是离子交换树脂。
27.根据权利要求25的用于制备氧化铝的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤：
分离处理过的第一废液和所述固体载体。
28.根据权利要求1至21中任一项的用于制备氧化铝的方法，其中所述处理至少一部分的第一废液以同时降低所述废液的总苛性碱浓度和总碱度的步骤包括以下步骤：
在含有第一废液的第一区域和含有阴极电解液的第二区域之间施加电势，其中第一废液是阳极电解液，并且其中离子渗透膜被设置在第一区域和第二区域之间；和
使钠离子从一个区域跨过所述离子渗透膜转移到另一个区域。
29.根据权利要求28的用于制备氧化铝的方法，其中所述钠离子从一个区域到另一个第二区域伴随有氢氧根离子在阳极的伴随中和以及氢氧根离子在第二区域中的再生。
30.根据权利要求1至28中任一项所制备的氧化铝。
31.一种在上文中参考后附实施例所述的由拜耳法溶液制备氧化铝的方法。
32.一种在上文中参考附图所述的由拜耳法溶液制备氧化铝的方法。
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