CN1030218A - 含锂氧化铝的生产工艺 - Google Patents

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张文声
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Abstract

本发明将以铝土矿、石灰石、纯碱而制成的铝酸 钠溶液中，加入由锂辉石、石灰、烧碱而制成的含锂溶 液，将此混合溶液经过碳酸化分解、所析出的含锂氢 氧化铝进行焙烧即得含锂氧化铝。含锂氧化铝用来 电解生产铝，可不必补加碳酸锂，同样可使吨铝电耗 下降500度左右。因而若折算碳酸锂的生产成本可 降低50～62.5％。
本发明具有工艺简单、设备投资少、经济效益显 著等特点，适用于以烧结法生产氧化铝的企业。

Description

本发明属于铝电解生产用的氧化铝的生产领域。
烧结法是生产氧化铝的方法之一，即：将铝土矿、石灰石、纯碱配制的生料浆在高温下烧结，然后溶出熟料。将溶出的铝酸钠溶液进行碳酸化分解，把分解而得的氢氧化铝予以焙烧便得到氧化铝产品。将氧化铝溶解于冰晶石熔体中电解，便制得金属铝。为了提高熔体的导电率、降低电耗，目前采用了向电解槽中适当加入碳酸锂的方法。但是，目前生产碳酸锂的工艺较复杂，其成本达12000～16000元/吨，而且在添加过程中碳酸锂的损耗较大。因而，虽然添加碳酸锂节约了电能，但又消耗了昂贵的碳酸锂，使得总的经济效益不大。
基于上述的情况，本发明的目的在于利用已有的氧化铝的生产方法，提供一种含锂的氧化铝的生产工艺，使用含锂氧化铝电解制取金属铝时，则可不另外添加碳酸锂，以达到提高熔体导电率、降低电耗的目的。
为了实现上述的目的，本发明提供了一种含锂氧化铝的生产工艺。本发明是将由铝土矿、石灰石、纯碱配制成的生料浆经过烧结、熟料溶出，并向所溶出的铝酸钠溶液中加入含锂溶液。将含锂的铝酸钠溶液进行碳酸化分解将所得到的含锂的氢氧化铝焙烧即得含锂的氧化铝。上述的含锂溶液是将由锂辉石、石灰、烧碱磨细的混料经过高压浸出后进行残渣分离和洗涤，所分离出的溶出液即为含锂溶液。
对于以上述为特征的本发明，结合附图1所示的工艺流程图予以详尽的说明。
在烧结法生产氧化铝中，铝土矿、石灰石及纯碱的配比原则是Na2O的分子数〔N〕、Al2O3的分子数〔A〕、Fe2O3的分子数〔F〕、CaO的分子数〔C〕、SO2的分子数〔S〕之间有以下关系：
(〔N〕)/(〔A〕+〔F〕) ＝1， (〔C〕)/(〔S〕) ＝2
按上述配比原则配制的生料浆，在1250℃左右的高温下进行烧结1.5～2小时，其结果生料浆里的主要化学成份有下列变化：
对烧结产物在95℃左右的温度下进行熟料溶出：
经过赤泥分离和洗涤，将不溶于水的氧化铁和硅酸二钙及其它杂质以赤泥排出，而溶出液为铝酸钠溶液。此铝酸钠溶液中氧化铝浓度为125～135g/l左右，并向该溶液中加入含锂溶液（此溶液的Li2O浓度为0.5～4g/l）。铝酸钠溶液与含锂溶液的体积比为1∶（0.005～0.10）。
上述的含锂溶液由下述工艺制成。将锂辉石、石灰、烧碱配制成磨细混料，其重量配比为：
锂辉石∶石灰∶烧碱＝1∶（1～4）∶（0.3～0.5）将此磨细混料在180～240℃温度下浸出：
高压浸出后进行残渣分离与洗涤，所得溶出液为含锂溶液。含锂溶液的主要成分为LiOH、NaAl（OH）4、LiAl（OH）4及过量的NaOH，将此含锂溶液按照上述的配比加入到铝酸钠溶液。
向制得的含锂铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，使之在80℃左右的温度下进行碳酸化分解：
与此同时，含锂的化合物LiOH或LiAl（OH）4被析出的Al（OH）3吸附，将氢氧化铝分离洗涤，分解母液经过蒸发提高浓度后做为蒸发母液加入到配制生料浆工序里。所制得的含锂氢氧化铝在1200℃左右的高温下焙烧1.5小时左右，即得含锂的氧化铝。即：
而锂的化合物存在于氧化铝之中。
由于本发明所提供的含锂氧化铝的生产工艺，在生产氧化铝的同时获得锂的化合物，因而在电解生产铝的过程中勿需加入碳酸锂。若折算每吨碳酸锂的生产成本，可由原来的12000～16000元左右，而且将这种含锂的氧化铝直接用来电解生产金属铝时，可使电耗下降500度/吨左右。除此以外，本发明只需增加生产含锂溶液的设备，可直接应用于目前烧结法生产氧化铝的企业，因而本发明具有上马快、经济效益显著等特点，可广泛推广应用于生产氧化铝的企业。

Claims (4)

1、一种含锂氧化铝的生产工艺，其特征在于：由锂辉石、石灰、烧碱磨细的混料经过高压浸出后进行残渣分离和洗涤而得的含锂溶液，加入到由铝土矿、石灰石、纯碱配制的生料浆经过烧结、熟料溶出而得的铝酸钠溶液之中，并对此混合溶液经过碳酸化分解。所得的含锂氢氧化铝进行焙烧；
2、按照权利要求1所述的含锂氧化铝的生产工艺，其特征在于铝酸钠溶液与含锂溶液间的体积比为1∶（0.005～0.10），而铝酸钠溶液中氧化铝浓度125-135g/l，含锂溶液中氧化锂的浓度为0.5～4g/l;
3、按照权利要求1或2所述的含锂氧化铝的生产工艺，其特征在于铝土矿、石灰石、纯碱的配比原则是所配制的生料浆中的Na2O的分子数〔N〕、Fe2O3的分子数〔F〕、Al2O3的分子数〔A〕、CaO的分子数〔C〕及SiO2的分子数〔S〕满足下式：
(〔N〕)/(〔A〕+〔F〕) ＝1， (〔C〕)/(〔S〕) ＝2;
4、按照权利要求1或2所述的含锂氧化铝的生产工艺，其特征在于锂辉石、石灰与烧碱间的重量配比为1∶（1～4）∶（0.3～0.5）。
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