CN101746794A - 一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，是往铝酸钠溶液中添加一定量甲醇和氢氧化铝晶种，在温度为30-70℃，时间为8-24h条件下进行铝酸钠的深度分解，以氢氧化铝固相形式分离铝酸钠溶液中的氧化铝，反应结束后进行液固分离，分离出的固相溶解后进行种分纯化获得冶金级产品，高苛性比铝酸钠与甲醇的混合液相进行蒸馏，回收甲醇循环利用，苛性比高达5-25的铝酸钠溶液用于处理赤泥或强化溶出铝土矿。本发明的方法，可利用氧化铝厂的低品位热源分馏甲醇，实现氧化铝厂余热综合利用，避免了传统蒸发结晶法的蒸发能耗高，水合铝酸钙法钙消耗量大、不适于较高碱浓度的缺点。因此是一种高效地制备高苛性比铝酸钠溶液的方法。
Description
技术领域
一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，涉及一种利用甲醇深度分解低苛性比铝酸钠溶液，通过析出氢氧化铝来提高铝酸钠溶液苛性比的方法。
技术背景
拜耳法是氧化铝生产的主要方法，即在高温高压下用含氢氧化钠的循环碱液溶出铝土矿，氧化铝进入溶液形成铝酸钠溶液，浆料稀释分离出赤泥，料液经脱硅种分制备氢氧化铝，焙烧得到氧化铝产品。分解后的母液经蒸发浓缩后重新溶出铝土矿。
由于拜耳法种分效率只有50％左右，致使循环液的苛性比低，即循环液中氧化铝含量比较高，因此只有一部分起溶出作用的游离碱，溶出效率受到限制。循环液苛性比增大将显著提高铝土矿的溶出效率和设备的处理能力。此外，随着我国铝土矿的日益贫化，矿石铝硅比低，造成拜耳法溶出时大量的氧化铝和氧化钠随硅损失进入赤泥。众多氧化铝工作者研发了高压水化学法或水热法与拜耳法联合工艺用于处理赤泥，回收赤泥中的氧化铝以提高氧化铝的收率，但该方法要求高苛性比的铝酸钠溶液，而实际上现行的拜耳法系统中只有低苛性比的铝酸钠溶液。如何由低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液成为关键性问题。
低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的核心为分离出铝酸钠溶液中的氧化铝，目前主要方法有：(1)蒸发结晶法，是将种分母液蒸发到碱浓度500g/L以上，通过析出铝酸钠晶体制得高苛性比碱液，但此法蒸发水量大(12tH2O/t Al2O3)，能耗太高；(2)水合铝酸钙法，是向种分母液中添加石灰生成水合铝酸钙从而制备高苛性比的铝酸钠溶液，水合铝酸钙返回铝土矿溶出工序回收铝，或将水合铝酸钙经碳碱溶出后再经碳分制取氧化铝，但该过程只适于处理较低浓度的铝酸钠溶液；(3)萃碱法，是选择合适的萃取剂对拜耳法循环液进行液-液萃取，得成分与拜耳法种分前液相近的水相，进入种分过程获得氢氧化铝，油相反萃得高苛性比碱液，但此法相比较高，反萃后萃取剂含少量水须蒸馏脱除，操作较复杂。
中国科学院过程工程研究所在甲醇强化种分过程的前期研究基础上，发现用甲醇处理低苛性比的循环碱液，可以使循环液中的铝以氢氧化铝的形式析出，从而提高循环液的苛性比。所得的固相氢氧化铝经种分进行纯化，获得合格氢氧化铝产品；循环液蒸馏分离出甲醇，甲醇循环使用，而高苛性比循环液则可用于处理赤泥或强化铝土矿的溶出。分解过程中添加一定量的氢氧化铝晶种可以显著缩短甲醇分解铝酸钠溶液的时间。
发明内容
本发明的目的是针对上述制备高苛性比铝酸钠溶液的方法存在的不足，提供一种甲醇深度分解低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法。
本发明的方法是通过以下技术方案实现的。
一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，包括甲醇分解、液固分离、醇解母液蒸馏等主要步骤，是利用甲醇深度分解低苛性比铝酸钠溶液，使其中的氧化铝以氢氧化铝固相形式析出，从而达到提高苛性比的目的的方法。该方法的操作步骤为：
(1)往氧化钠浓度为100-400g/L、苛性比为2.0-4.0的铝酸钠溶液中，按一定的体积比添加步骤(3)获得的甲醇，同时按一定的晶种系数配入氢氧化铝晶种，在反应器中反应8-24h；
(2)反应结束后，将步骤(1)得到的悬浮液进行液固分离；
(3)将步骤(2)得到的固相经种分纯化得冶金级产品；将步骤(2)得到的醇解母液蒸馏回收甲醇，甲醇返回步骤(1)利用，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或强化溶出铝土矿。
本发明所述步骤(1)中甲醇与铝酸钠溶液的体积比为0.5∶1-3∶1。
本发明所述步骤(1)中氢氧化铝晶种的晶种系数为0-3.0。
本发明所述步骤(1)中反应温度为30-70℃。
本发明的方法，可使低苛性比铝酸钠溶液深度分解，从而得到高苛性比铝酸钠溶液，苛性比可达5-25，此铝酸钠溶液的苛性比是无法通过传统种分办法继续大幅度提高的；深度分解得到的氢氧化铝固相经种分纯化制备冶金级产品；醇解得到的高苛性比铝酸钠溶液处理铝土矿时优势显著，能大幅度提高溶出效率、溶出设备利用率，减小碱液循环量；处理赤泥时，能通过水热法回收其中的铝，为拜耳-水热联合法的实现提供条件，扩大了拜耳法能处理的铝土矿品位范围。另外，甲醇沸点低，易于回收，可利用氧化铝厂现有的高压溶出的泛汽及热水等大量低品位热源进行回收。
附图说明
图1是本发明可适用的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，其过程包括往氧化钠浓度为100-400g/L、苛性比为2.0-4.0的铝酸钠溶液中，按晶种系数为0-3.0添加氢氧化铝晶种，甲醇与铝酸钠溶液的体积比为0.5∶1-3∶1添加甲醇，在反应器中于30-70℃反应8-24h；反应结束后进行液固分离，氢氧化铝固相经种分纯化制备冶金级产品，醇解母液蒸馏出甲醇循环利用，高苛性比铝酸钠溶液用作处理赤泥或溶出铝土矿。
下面结合具体的实施例对本发明所述的方法加以说明。
实施例1
配得Na2O浓度为184g/L、苛性比为2.9的铝酸钠溶液，按晶种系数为1.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为1.5∶1添加甲醇，在反应器中于40℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为81g/L，苛性比为16.85，对应的分解率为82.8％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例2
配得Na2O浓度为184g/L、苛性比为2.9的铝酸钠溶液，按晶种系数为2.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为1.5∶1添加甲醇，在反应器中于30℃反应18h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为79g/L，苛性比为22.4，对应的分解率为87.1％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例3
工业生产中的分解母液成分为Na2O浓度为188g/L、苛性比为3.0，按晶种系数为1.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为1∶1添加甲醇，在反应器中于40℃反应12h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为98g/L，苛性比为11.97，对应的分解率为74.9％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例4
配得Na2O浓度为102g/L、苛性比为2.8的铝酸钠溶液，按晶种系数为3.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为1∶1添加甲醇，在反应器中于50℃反应12h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为56g/L，苛性比为18.3，对应的分解率为83.6％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例5
配得Na2O浓度为251g/L、苛性比为2.0的铝酸钠溶液，按晶种系数为2.5添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为2∶1添加甲醇，在反应器中于30℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为91g/L，苛性比为11.6，对应的分解率为82.8％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例6
配得Na2O浓度为170g/L、苛性比为3.8的铝酸钠溶液，按晶种系数为0.5添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为2∶1添加甲醇，在反应器中于50℃反应16h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为62g/L，苛性比为11.4，对应的分解率为66.7％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例7
配得Na2O浓度为170g/L、苛性比为3.8的铝酸钠溶液，按晶种系数为3.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为0.5∶1添加甲醇，在反应器中于30℃反应8h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为114g/L，苛性比为9.7，对应的分解率为60.8％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例8
配得Na2O浓度为396g/L、苛性比为2.0的铝酸钠溶液，按晶种系数为3.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为3∶1添加甲醇，在反应器中于30℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为103g/L，苛性比为15.8，对应的分解率为87.3％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例9
配得Na2O浓度为302g/L、苛性比为2.0的铝酸钠溶液，按晶种系数为2.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为3∶1添加甲醇，在反应器中于30℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为86g/L，苛性比为16.9，对应的分解率为88.2％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例10
配得Na2O浓度为102g/L、苛性比为4.0的铝酸钠溶液，按晶种系数为2.5添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为3∶1添加甲醇，在反应器中于60℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为32g/L，苛性比为15.1，对应的分解率为73.5％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例11
配得Na2O浓度为151g/L、苛性比为2.0的铝酸钠溶液，按晶种系数为3.0添加氢氧化铝晶种、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为0.5∶1添加甲醇，在反应器中于70℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为102g/L，苛性比为6.4，对应的分解率为68.8％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
实施例12
配得Na2O浓度为104g/L、苛性比为2.2的铝酸钠溶液，不添加氢氧化铝晶种(即晶种系数为0)、甲醇与铝酸钠溶液的体积比为2∶1添加甲醇，在反应器中于40℃反应24h；反应结束后的悬浮液进行液固分离，得到氢氧化铝固体和醇解母液，醇解母液的Na2O浓度为36g/L，苛性比为5.3，对应的分解率为58.5％；将得到的氢氧化铝进行种分纯化制备冶金级产品；醇解母液蒸馏出甲醇，甲醇循环用于分解低苛性比铝酸钠溶液，高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或溶出铝土矿。
Claims (5)
1.一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，其特征是利用甲醇深度分解低苛性比铝酸钠溶液，通过析出氢氧化铝来提高铝酸钠溶液的苛性比；该方法的操作步骤为：
(1)往氧化钠浓度为100-400g/L、苛性比为2.0-4.0的铝酸钠溶液中，按一定的体积比添加步骤(3)获得的甲醇，同时按一定的晶种系数配入氢氧化铝晶种，在反应器中反应8-24h；
(2)反应结束后，将步骤(1)得到的悬浮液进行液固分离；
(3)将步骤(2)得到的固相种分纯化得冶金级产品；将步骤(2)得到的醇解母液蒸馏回收甲醇，甲醇返回步骤(1)利用，得到的高苛性比铝酸钠溶液用于处理赤泥或强化溶出铝土矿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(1)中甲醇与铝酸钠溶液的体积比为0.5∶1-3∶1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(1)中氢氧化铝晶种的晶种系数为0-3.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(1)中反应温度为30-70℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是铝酸钠溶液的苛性比可提升至5-25。
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