CN101746795A - 一种从铝土矿生产氧化铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从铝土矿生产氧化铝的方法，该方法采用了高分子比氢氧化钠溶液，可以在低温常/低压下从难溶的-水硬铝石型铝土矿高效提取氧化铝，操作条件温和，实际溶出率高达90％以上；溶出后含矿渣的悬浮液经过闪蒸冷却后结晶析出水合铝酸钠晶体后，用水或稀碱液溶解后经脱硅、种分和煅烧得到满足冶金级要求的氧化铝；矿渣经水合铝酸钠结晶母液脱铝后，再经脱钠过程，有效地降低了赤泥中的氧化钠和氧化铝含量，使得得到的赤泥物相组成与碱含量等主要指标满足生产水泥的原料要求，同时降低了碱液损失量，提高了铝土矿的资源利用率；脱铝后的溶出液可以循环用于溶出铝土矿，大大提高了工业的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种从铝土矿生产氧化铝的方法，特别是涉及一种从铝硅比为3～7的中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法。
背景技术
随着氧化铝行业生产规模的不断扩大，我国铝土矿物资源的消耗日益加剧，高品位铝土矿供应不足的局面已经形成，许多新建的氧化铝厂已在使用铝硅比小于7的难溶的一水硬铝石型铝土矿(也称为中低品位铝土矿)。
目前，工业上生产氧化铝基本上是采用碱法生产，即包括拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联合法。烧结法主要用于处理低铝硅比的铝土矿，流程复杂、能耗高，且产品质量不如拜耳法。全世界的氧化铝90％以上是采用拜耳法进行生产的：在低温、低碱浓度条件下溶出三水铝石型或一水软铝石型铝土矿，将溶出液直接稀释脱硅、种分得到氢氧化铝。我国铝土矿的资源特点是98％以上属于难溶的一水硬铝石型铝土矿，采用典型的拜耳法条件处理我国铝土矿时，必须需要高温(235～280℃)、高压(3.5～6.0MPa)操作，这样势必对设备提出了更高的强度要求和操作要求，增加了设备投资，降低了设备使用寿命。基于处理中低品位铝土矿而出现的改进拜耳法，如石灰拜耳法，除了高温、高压的要求外，还存在赤泥产量大、资源利用率低的缺点；高压水化学法同样存在高温、高压的操作条件，而且由于受化学反应平衡的限制，溶出液相中氧化铝浓度很低，造成水分蒸发量大、成本较高，虽然很早就开始了研究，但时至今日仍未有工业化的报道。
在处理难溶的中低品位铝土矿，如我国典型的铝硅比3～7的一水硬铝石型铝土矿时，在拜耳法或改进拜耳法的工业生产中通常采用通过提高溶出温度来提产降耗，在对设备强度和操作的要求高的同时，对于赤泥的有效利用，以及降低赤泥中的碱含量和回收其中的氧化铝，是多年来一直困扰氧化铝工业的难题。
发明内容
本发明的目的是在保证高氧化铝溶出率的前提下，避免拜尔法处理中低品位一水硬铝石型铝土矿时必须采用的高温高压的操作条件，以及由此带来的溶出设备投资高、能耗高、操作要求高等弊端；重点是实现铝硅的化学分离，使铝土矿中氧化铝的实际回收率达90％以上，同时使最终赤泥碱含量及物相达到大比例用于烧制水泥的要求，从而提供一种从中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，利用该方法也可以高效回收拜尔法生产氧化铝的赤泥中的氧化钠和氧化铝。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供一种铝土矿生产氧化铝的方法，该方法从中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝，如图1所示，其包括如下的步骤：
1)将磨细至50～150目的铝土矿与40～60wt％碱溶液以质量比1∶2～1∶5混合，进行溶出反应0.5～3小时，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；
优选地，所述铝土矿为中低品位一水硬铝石型铝土矿，其铝硅比为3～7；
所述的碱溶液为NaOH或KOH水溶液，优选地，所述的碱溶液为NaOH水溶液；
优选地，所述的溶出反应的温度为150～200℃，溶出反应的压力为0～0.75MPa；
2)将步骤1)得到的溶出浆液调配至溶液中碱的浓度为40～70wt％，冷却至45～110℃，恒温下结晶0.5～40小时，固液分离，得到滤渣为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3)将步骤2)得到的滤渣加入水或稀碱液，直至溶液中Na2O的浓度为100～200g/L以溶解滤渣中的水合铝酸钠晶体，然后在100～120℃和0～0.1MPa(表压)下反应4小时进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；
4)将步骤3)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；
所述的洗涤优选使用软水进行；
洗涤氢氧化铝后的洗水可返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
步骤4)中得到的种分母液可返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
5)将步骤2)得到的滤液(水合铝酸钠晶体的结晶母液)，或者浓度为40～60％的氢氧化钠溶液，或者是二者的混合物，与步骤3)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO与赤泥中的SiO2的物质的量之比为1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反应0.5～5小时，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；
6)将步骤5)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa下进行脱钠反应0.5～4小时；反应后的料浆进行液固分离，得到滤液(脱钠液)和滤渣(终泥)；
得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣；终泥洗水返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
所加入的稀碱液由1/2～4/5(质量分数)的终泥洗水和1/4～3/4(质量分数)的脱钠液混合而成。
本发明提供另一种铝土矿生产氧化铝的方法，该方法从中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝，如图2所示，其包括如下的步骤：
1)将磨细至50～150目的铝土矿与40～60wt％碱溶液以质量比1∶2～1∶5混合，进行溶出反应0.5～3小时，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；
优选地，所述铝土矿为中低品位一水硬铝石型铝土矿，其铝硅比为3～7；
所述的碱溶液为NaOH或KOH水溶液，优选地，所述的碱溶液为NaOH水溶液；
优选地，所述的溶出反应的温度为150～200℃，溶出反应的压力为0～0.75MPa；
2)将步骤1)得到的溶出浆液进行固液分离，得到含铝酸钠的溶出液(液相)和矿渣(固相)；
3)将步骤2)得到的溶出液调配至溶液中碱的浓度为40～70wt％，冷却至45～110℃，恒温下结晶0.5～40小时，固液分离，得到的滤渣为水合铝酸钠晶体，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
4)将步骤3)得到的水合铝酸钠晶体与步骤2)中的矿渣合并，或与体系中的循环赤泥合并，然后加入水或稀碱液直至溶液中Na2O的浓度为100～200g/L以溶解其中的水合铝酸钠晶体，然后在100～120℃和0～0.1MPa(表压)下反应4小时进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；
5)将步骤4)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；
所述的洗涤优选使用软水进行；
洗涤氢氧化铝后的洗水可返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
步骤5)中得到的种分母液可返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
6)将步骤3)得到的滤液(水合铝酸钠晶体的结晶母液)，或者浓度为40～60％的新鲜氢氧化钠溶液，或者二者的混合物，与步骤4)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO与赤泥中的SiO2的物质的量之比为1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反应0.5～5小时，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；
7)将步骤6)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa反应0.5～4小时以进行脱钠反应；反应后的料浆进行液固分离，得到滤液(脱钠液)和滤渣(终泥)；
得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣；终泥洗水返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；
所加入的稀碱液由1/2～4/5(质量分数)的终泥洗水和1/4～3/4(质量分数)的脱钠液混合而成。
本发明的方法采用了高分子比氢氧化钠溶液，可以在低温常(低)压下从难溶的一水硬铝石型铝土矿高效提取氧化铝，操作条件温和，实际溶出率高达90％以上；溶出后含矿渣的悬浮液经过闪蒸冷却后结晶析出水合铝酸钠晶体后，用水或稀碱液溶解后经脱硅、种分和煅烧得到满足冶金级要求的氧化铝；矿渣经水合铝酸钠结晶母液脱铝后，再经脱钠过程，有效地降低了赤泥中的氧化钠和氧化铝含量，使得得到的赤泥物相组成与碱含量等主要指标满足生产水泥的原料要求，同时降低了碱液损失量，提高了铝土矿的资源利用率；脱铝后的溶出液可以循环用于溶出铝土矿，大大提高了工业的可操作性。
综上所述，本发明的生产氧化铝的方法，与目前国内外工业生产中普遍采用的拜尔法、烧结法以及拜尔-烧结联合法相比较，具有如下明显的优势：
(1)在处理一水硬铝石型铝土矿时，传统的拜尔法溶出压力高达3.5～6.0MPa，溶出温度250～270℃，本发明溶出反应的溶出温度为150～200℃，较拜尔法下降60～100℃，溶出压力为0～0.75MPa，同时不存在拜尔法溶出设备结巴严重的问题。由此可见，本发明克服了拜尔法操作条件苛刻、生产周期短等弊端，使得操作过程易于进行，操作条件温和，操作易于控制；
(2)本发明的铝土矿溶出过程中氧化铝的相对溶出率高达99％以上，溶出反应进行得十分彻底；
(3)本发明的赤泥脱铝操作，使得氧化铝的实际溶出率高达95％以上，大幅度提高了资源利用率；
(4)本发明利用高分子比碱溶液作为循环溶出介质，大大降低了铝土矿溶出过程的能耗，减少了设备投入，提高了工业可操作性，降低了生产成本；
(5)本发明最终所得赤泥中钠硅比可以降低至0.2以下，可以用作制备水泥的原料，解决了赤泥环境污染的问题；
(6)本发明的氧化铝产品与拜尔法的氧化铝产品质量相同，好于烧结法的氧化铝质量。
附图说明
图1是本发明从铝土矿生产氧化铝的一种实施方法的工艺流程图；
图2是本发明从铝土矿生产氧化铝的另一种实施方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，以河南三门峡某铝土矿作为原料生产氧化铝，河南三门峡某铝土矿的原料组成(质量百分数，wt％，下同)如表1所述：
表1
其生产过程如图1所示的方法，包括：
1.将磨细至74～150μm的河南三门峡某铝土矿与质量百分数为40％的氢氧化钠溶液混合，在高压反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶3.5，溶出反应温度为200℃，反应压力为0.7MPa，溶出时间为1小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为99.6％；
2.将溶出后含矿渣的悬浮液冷却至50℃进行结晶，结晶0.5小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3.将水合铝酸钠晶体与矿渣的混合固相用水溶解其中的晶体，用NaOH溶液调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后进行脱硅过程，脱硅反应温度为105℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为216；
4.将脱硅后的溶液冷却过滤，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
5.将水合铝酸钠晶体的结晶母液与脱硅后的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为1∶1计量的消化石灰，反应温度为230℃，反应压力为1.1MPa，反应时间为5小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.2，料浆经过液固分离之后，液相可用于溶出下一批铝土矿；
6.将脱铝后的赤泥与水混合后，在140℃下脱钠4小时，反应压力为0.2MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.11，可用于制造水泥。
实施例2：
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，仍以如表1所述的河南三门峡某铝土矿作为原料进行氧化铝的生产过程，其生产过程如下所述：
1.将实施例1的脱铝循环液，用NaOH溶液调配至NaOH浓度为50％，与74～150μm的河南三门峡某铝土矿混合，在高压反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶3，溶出反应温度为170℃，反应压力为0.45MPa，溶出时间为1小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为99.4％；
2.将溶出后含矿渣的悬浮液冷却至70℃进行结晶，结晶8小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3.用实施例1中的氢氧化铝洗水、2/5的氢氧化铝种分母液、1/4脱钠液和终泥洗水，溶解水合铝酸钠晶体与矿渣的混合固相中的晶体，调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后进行脱硅过程，脱硅反应温度为120℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为253；
4.将脱硅后的溶液冷却过滤，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
5.将水合铝酸钠晶体的结晶母液与脱硅后的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为1.5∶1计量的消化石灰，反应温度为200℃，反应压力为0.8MPa，反应时间为2小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.18，料浆经过液固分离之后，液相仍可用于溶出下一批铝土矿；
6.将脱铝后的赤泥与实施例1中的部分脱钠液和部分终泥洗水混合后，在160℃下脱钠2小时，反应压力为0.45MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.1，可用于制造水泥。
实施例3：
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，仍以如表1所述的河南三门峡某铝土矿作为原料进行氧化铝的生产过程，其生产过程如下所述：
1.将实施例2的脱铝循环液，用NaOH溶液调配至NaOH浓度为60％，与74～150μm的河南三门峡某铝土矿混合，在高压反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶3，溶出反应温度为150℃，反应压力为常压，溶出时间为0.5小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为93.2％；
2.将溶出后含矿渣的悬浮液冷却至110℃进行结晶，结晶40小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3.用实施例2中的氢氧化铝洗水、2/5的氢氧化铝种分母液、1/4的脱钠液和终泥洗水，溶解水合铝酸钠晶体与矿渣的混合固相中的晶体，调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后进行脱硅过程，脱硅反应温度为100℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为207；
4.将脱硅后的溶液冷却过滤，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
5.将新配制的40％的氢氧化钠溶液与脱硅操作后的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为2∶1计量的消化石灰，反应温度为170℃，反应压力为0.5MPa，反应时间为1小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.52，料浆经过液固分离之后，液相仍可用于溶出下一批铝土矿；
6.将脱铝后的赤泥与实施例2中的部分脱钠液和部分终泥洗水混合后，在190℃下脱钠1小时，反应压力为0.7MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.23。
实施例4：
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，仍以如表1所述的河南三门峡某铝土矿作为原料进行氧化铝的生产过程，其生产过程如图2所示，包括：
1.将实施例3的脱铝循环液，用NaOH溶液调配至NaOH浓度为60％，与74～150μm的河南三门峡某铝土矿混合，在反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶2.5，溶出反应温度为150℃，反应压力为常压，溶出时间为2小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为91.8％；
2.将溶出后含矿渣的混合物进行过滤，得到的固相为矿渣，液相则为含有铝酸钠的碱液；
3.将溶出矿浆滤液冷却至90℃进行结晶，结晶时间为8小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
4.用实施例3中的氢氧化铝洗水、2/5的氢氧化铝种分母液、1/4的脱钠液和终泥洗水，溶解水合铝酸钠晶体，调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后按固含量为100g/L加入拜尔法赤泥，进行脱硅过程，脱硅反应温度为105℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为260；
5.将脱硅后的溶液冷却过滤后，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
6.将新配制的60％的氢氧化钠溶液与溶出后过滤分离出的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为1∶1计量的消化石灰，反应温度为220℃，反应压力为0.9MPa，反应时间为1.5小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.16，料浆经过液固分离之后，液相仍可用于溶出下一批铝土矿；
7.将脱铝后的赤泥与实施例3中的部分脱钠液和部分终泥洗水混合后，在190℃下脱钠1小时，反应压力为0.7MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.11，可用于制造水泥。
实施例5
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁产氧化铝的方法，以河南巩义某铝土矿作为原料进行氧化铝的生产过程，河南巩义某铝土矿的原料组成如表2所述：
表2
其生产过程如图1所示，包括：
1.将实施例4的脱铝循环液，用NaOH溶液调配至NaOH浓度为60％，与74～150μm的河南巩义某铝土矿混合，在反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶2.5，溶出反应温度为180℃，反应压力为0.5MPa，溶出时间为2小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为99.9％；
2.将溶出后含矿渣的悬浮液冷却至90℃进行结晶，结晶4小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3.用实施例4中的氢氧化铝洗水、2/5的氢氧化铝种分母液、1/4的脱钠液和终泥洗水，溶解水合铝酸钠晶体与矿渣的混合固相中的晶体，调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后进行脱硅过程，脱硅反应温度为110℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为197；
4.将脱硅后的溶液冷却过滤后，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
5.将水合铝酸钠晶体的结晶母液，用氢氧化钠溶液调配至NaOH浓度50％的溶液，与脱硅后的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为2∶1计量的消化石灰，反应温度为200℃，反应压力为0.9MPa，反应时间为2小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.16，料浆经过液固分离之后，液相可用于溶出下一批铝土矿；
6.将脱铝后的赤泥与水混合后，在160℃下脱钠1.5小时，反应压力为0.45MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.13，可用于制造水泥。
实施例6
用本发明的利用中低品位一水硬铝石型铝土矿清洁生产氧化铝的方法，仍以如表2所述的河南巩义某铝土矿作为原料进行氧化铝的生产过程，其生产过程如图2所示，包括：
1.将实施例5的脱铝循环液，用NaOH溶液调配至NaOH浓度为60％，与74～150μm的河南巩义某铝土矿混合，在反应釜中进行溶出反应，铝土矿与氢氧化钠溶液的质量配比为1∶3，溶出反应温度为180℃，反应压力为0.5MPa，溶出时间为2小时，得到含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物，进入溶液中的氧化铝的相对溶出率为98.5％；
2.将溶出后含矿渣的混合物进行过滤，得到的固相为矿渣，液相为含铝酸钠的碱液；
3.将溶出矿浆滤液冷却至90℃进行结晶，结晶6小时，过滤得到的固相为水合铝酸钠晶体，液相为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
4.用实施例5中的氢氧化铝洗水、2/5的氢氧化铝种分母液、1/4的脱钠液和终泥洗水，溶解水合铝酸钠晶体，调和得到Na2O浓度为150g/L，αk为1.5的铝酸钠溶液，然后按固含量为100g/L加入拜尔法赤泥，进行脱硅过程，脱硅反应温度为110℃，反应压力为常压，反应时间为4小时，经过脱硅步骤后，液相硅量指数为225；
5.将脱硅后的溶液冷却过滤后，滤液在60℃进行种分反应，得到氢氧化铝，再将氢氧化铝用软水进行洗涤、煅烧，得到符合一级品要求的冶金氧化铝产品；
6.将水合铝酸钠晶体的结晶母液，用氢氧化钠溶液调配至NaOH浓度为60％的碱液，然后与溶出后过滤分离出的赤泥混合，加入按照CaO与赤泥中SiO2物质的量之比为2∶1计量的消化石灰，反应温度为200℃，反应压力为0.9MPa，反应时间为2小时，经过脱铝之后，可以将赤泥中的铝硅比降低到0.15，料浆经过液固分离之后，液相仍可用于溶出下一批铝土矿；；
7.将脱铝后的赤泥与水混合后，在180℃下脱钠1.5小时，反应压力为0.65MPa，赤泥再经过最后的水洗步骤，赤泥中的钠硅比为0.16，可用于制造水泥。
Claims (10)
1.一种从铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下的步骤：
1)将磨细的铝土矿与40～60wt％碱溶液以质量比1∶2～1∶5混合，进行溶出反应，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；
2)将步骤1)得到的溶出浆液调配至溶液中碱的浓度为40～70wt％，冷却至45～110℃，恒温下结晶，固液分离，得到滤渣为水合铝酸钠晶体与矿渣的混合物，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
3)将步骤2)得到的滤渣加入水或稀碱液，直至溶液中Na2O的浓度为100～200g/L以溶解滤渣中的水合铝酸钠晶体，然后在100～120℃和0～0.1MPa下反应进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；
4)将步骤3)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；
5)将步骤2)得到的滤液，或者浓度为40～60％的氢氧化钠溶液，或者是二者的混合物，与步骤3)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO与赤泥中的SiO2的物质的量之比为1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反应，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；
6)将步骤5)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa下进行脱钠反应；反应后的料浆进行液固分离，得到脱钠液和终泥；
所述稀碱液为1/2～4/5质量分数的终泥洗水和1/4～3/4质量分数的脱钠液混合而成。
2.根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤1)中的铝土矿为铝硅比3～7的一水硬铝石型铝土矿。
3.根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤1)中的溶出反应的温度为150～200℃，溶出反应的压力为0～0.75MPa，溶出反应的时间为0.5～3小时。
4.根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤4)得到的氢氧化铝洗水和种分母液分别返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。
5.根据权利要求1所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤6)得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；所述步骤6)得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣，终泥洗水返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤3)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。
6.一种从铝土矿生产氧化铝的方法，包括如下的步骤：
1)将磨细的铝土矿与40～60wt％碱溶液以质量比1∶2～1∶5混合，进行溶出反应，得到一溶出浆液，其为含铝酸钠的溶出液与矿渣的固液混合物；
2)将步骤1)得到的溶出浆液进行固液分离，得到含铝酸钠的溶出液和矿渣；
3)将步骤2)得到的溶出液调配至溶液中碱的浓度为40～70wt％，冷却至45～110℃，恒温下结晶，固液分离，得到的滤渣为水合铝酸钠晶体，滤液为水合铝酸钠晶体的结晶母液；
4)将步骤3)得到的水合铝酸钠晶体与步骤2)中的矿渣合并，或与体系中的循环赤泥合并，然后加入水或稀碱液直至溶液中Na2O的浓度为100～200g/L以溶解其中的水合铝酸钠晶体，然后在100～120℃和0～0.1MPa下反应4小时进行脱硅，过滤，得到滤液和赤泥；
5)将步骤4)得到的滤液进行种分得到氢氧化铝，滤出氢氧化铝，再进行洗涤、煅烧，得到所需的氧化铝产品；
6)将步骤3)得到的滤液，或者浓度为40～60％的新鲜氢氧化钠溶液，或者二者的混合物，与步骤4)脱硅后得到的赤泥混合，并按照石灰中的CaO与赤泥中的SiO2的物质的量之比为1∶1～2∶1的比例加入消化石灰，在170～230℃和0.5～1.2MPa下反应，以脱除赤泥中的氧化铝；反应后的料浆进行液固分离，得到的溶液返回步骤1)中用作进行铝土矿溶出反应的碱溶液；
7)将步骤6)中液固分离得到的滤渣-脱铝赤泥，与水或稀碱液以液固质量比为4∶1～6∶1混合，于100～190℃和0～0.7MPa反应以进行脱钠反应；反应后的料浆进行液固分离，得到脱钠液和终泥；
所述稀碱液为1/2～4/5质量分数的终泥洗水和1/4～3/4质量分数的脱钠液混合而成。
7.根据权利要求6所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤1)中的铝土矿为铝硅比3～7的一水硬铝石型铝土矿。
8.根据权利要求6所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤1)中的溶出反应的温度为150～200℃，溶出反应的压力为0～0.75MPa，溶出反应的时间为0.5～3小时。
9.根据权利要求6所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤5)得到的氢氧化铝洗水和种分母液分别返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。
10.根据权利要求6所述的从铝土矿生产氧化铝的方法，其特征在于：所述步骤7)得到的脱钠液返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程；所述步骤7)得到的终泥用水洗涤后用作制备水泥的钙硅渣，终泥洗水返回用于再次进行脱钠，或者返回步骤4)作为稀碱液的一部分用于从滤渣中溶解水合铝酸钠晶体的过程。
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