CN103950960B - 一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法 - Google Patents

一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧化铝生产领域,具体涉及一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法。其步骤是将破碎后铝土矿、铝酸钙以及一次循环母液混合后于100~280℃下进行一次钙化转型溶出,溶出后的母液经粗液精制及分解后直接返回溶出过程循环使用。钙化渣经碳化转型后二次低温溶铝,二次溶出的铝酸钠溶液经过含钙矿物沉铝后得到铝酸钙,铝酸钙返回一次钙化转型溶出过程作为钙源循环使用。二次低温溶铝得到的尾渣的主要成分为硅酸钙和碳酸钙,可直接用于水泥工业。本方法取消了现有铝土矿生产氧化铝过程的蒸发工序,大幅度降低了生产过程的能耗,并在提高氧化铝回收率的同时实现了尾渣的无害化利用,是一种节能环保的氧化铝生产方法。

Description

一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法
技术领域
本发明涉及氧化铝生产领域,具体涉及一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法。
技术背景
铝是我国有色金属冶金行业中的支柱产业,截止2013年,我国原铝产能达到1800万吨,氧化铝产能接近4000万吨,列世界首位。与我国高速发展的铝工业相比,我国的铝土矿资源储量并不大,且多为高铝、高硅、低铝硅比的一水硬铝石型铝土矿。使用一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝过程的能耗远高于国外三水铝石生产过程。其原因在于:
(1)一水硬铝石的拜耳法溶出过程需要的温度(普遍在260℃以上)以及苛性碱浓度(240g/L左右)较高,导致溶出过程能耗较高,可占氧化铝生产过程的30%以上;
(2)由于溶出产生的偏铝酸钠溶液很难在高碱度的情况下分解,因此分解时需将溶出母液的碱浓度稀释至170g/L以下,经分解过,相对浓度较低的溶出母液还需要经过蒸发过程才可以返回拜耳法氧化铝生产过程循环使用,蒸发过程的能耗可占生产过程的40%左右。
另外,随着我国氧化铝工业的高速发展,伴随生产过程产生的赤泥量也逐年增大,赤泥中由于碱含量较高而难以被大规模的利用,因此多采用直接堆存的方式处理,2013年,我国赤泥排放量达到近5000万吨。
近年来,我国铝工业者针对如何降低氧化铝生产过程的能耗以及拜耳法赤泥综合利用进行了大量的研究工作,如中国铝业股份有限公司陈湘清等人发明的“一种铝土矿选矿脱硅方法,申请号:201210262148”是采用浮选脱硅的方式提高铝土矿的铝硅比以降低拜耳法溶出过程的能耗,该方法是将粗选后的底流进行分级,将分级得到的粗粒级产物进行磨矿后,入粗选流程进行二次粗选脱硅;分级得到的细粒级产物给入扫选流程进行浮选脱硅,采用该方法浮选氧化铝回收率大于80%;
中国铝业股份有限公司的李迎春等发明的“一种氧化铝焙烧炉烟气余热回收过程的防结疤方法,申请号:201010265999”的特征在于其回收过程的气液交换塔的水系统采用独立自循环方式,生产的热水再通过间接换热设备,与生产用户所需水进行换热,实现直接换热系统用水与用户水分开的目的。本发明的一种氧化铝焙烧炉烟气余热回收过程的防结疤方法,在氧化铝焙烧炉烟气直接换热回收余热的工艺,可大大减缓系统结疤速度,提高回收系统运转率以及能源利用效率,从而保证回收工艺的正常运行;
湖南晟通科技集团有限公司发明的“一种对氧化铝进行预热的料仓,申请号:201220035681”公开了一种对氧化铝进行预热的料仓,所述料仓内部设置有与料仓出料方向一致的打壳装置,在所述打壳装置与所述料仓内壁之间,设置有烟气回收管道。本方案使烟气回收管道内的高温气体与料仓内的氧化铝原料产生大面积的热交换,从而加热氧化铝,实现节能降耗的目的;
昆明理工大学夏举佩等人发明的“一种以赤泥和镁渣为主材的免烧砖,申请号:201110209460”以赤泥和镁渣为原料,经原料预处理、混合、静压成型、码坯、蒸汽养护等制砖工序,得到免烧砖。
上述专利技术均针对氧化铝生产过程的节能降耗以及赤泥无害化利用展开,但都没有达到彻底解决赤泥中含碱以及大幅度降低生产过程能耗的目的。
发明内容
为了解决以上问题,本发明一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,该方法利用铝酸钙在拜耳法溶出体系中的活化作用,降低了拜耳法溶出过程所需的苛性碱浓度,使溶出母液无需稀释即可达到分解要求,从而取消了传统氧化铝生产过程的蒸发工序,达到大幅度降低生产过程能耗的目的,并且解决了赤泥中碱铝含量高的问题。
实现本发明的技术方案按以下步骤进行:
(1)钙化转型溶出
将破碎后的铝土矿与铝酸钙或铝酸钙和石灰以及铝酸钠一次循环母液混合,于100~280℃温度下进行钙化转型溶出反应,反应时间为15~60min;反应得到的溶出矿浆经固液分离,得到钙化渣以及氧化钠与氧化铝的摩尔比为(1.5~2):1的铝酸钠一次溶出母液,铝土矿中的含硅相全部转化为水化石榴石进入钙化渣中;
其中,所述铝酸钙或铝酸钙和石灰与铝土矿的质量比为(0.2~1.2):1;
所述的铝酸钠一次循环母液浓度为氧化钠含量100~170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比(2.5~3.5):1;
所述的铝酸钠一次溶出母液为氧化钠与氧化铝的摩尔比为(1.5~2):1的铝酸钠溶液;
钙化转型溶出反应中,矿物中部分氧化铝与铝酸钠溶液反应生成偏铝酸钠,该反应如下:
(Al2O3)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4(1)
钙化转型溶出反应中,矿物中的含硅相全部转化为水化石榴石进入钙化渣中,该反应如下:
3CaO·Al2O3·6H2O+(SiO2)→3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O+aq(2)
本步骤中,进入一次溶出母液与进入钙化渣中的氧化铝的比例与矿物中氧化硅的含量有关,氧化硅含量越高,进入钙化渣中的氧化铝越多;
使用的钙源为铝酸钙或铝酸钙和石灰的混合物,钙化产物的结晶程度不同于单纯使用石灰钙化过程;
(2)一次溶出母液处理
将步骤(1)得到的一次溶出母液经石灰乳精制以及加氢氧化铝晶种分解、析出氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝和分解母液,分解母液为氧化钠含量为100~170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比为(2.5~3.5):1的铝酸钠溶液,该分解母液返回步骤(1)作为一次循环母液循环使用;氢氧化铝经焙烧制备氧化铝产品;
分解反应为:
NaAl(OH)4→Al(OH)3+NaOH(3)
焙烧反应为:
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O(4)
经分解后得到分解母液中氧化钠含量为100~170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比为(2.5~3.5):1,即为一次循环母液,可直接返回一次溶出反应循环使用,无需经过蒸发过程;
(3)碳化转型
将清水与钙化渣按液固比(3~15):1mL/g在密闭容器中混合后,向密闭容器内通入CO2,使密闭容器内CO2气体的分压达到0.8~1.8MPa,再于90~150℃的条件下碳化转型反应10~240min,得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝的碳化渣,液相为水;
碳化转型反应如下:
3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O+(3-2x)CO2→xCa2SiO4+(3-2x)CaCO3+2Al(OH)3+(3-2x)H2O(5)
所述的碳化转型反应是以清水作为转型介质的,清水在转型反应中循环使用;
(4)低温溶铝
将步骤(3)中得到的碳化渣采用氢氧化钠浓度为50~150g/L的二次低温溶铝母液,在溶铝温度40~100℃以及溶铝时间20~120min条件下提取碳化转型渣中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为(4~15):1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
溶铝主反应如下:
Al(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4(6)
可将步骤(3)碳化转型反应和步骤(4)低温溶铝反应进行1~5次;
(5)沉铝
步骤(4)产生的二次低温溶出母液使用含钙物料沉铝的方式处理,其中含钙物料中氧化钙与母液中氧化铝质量比为(1.3~2.5):1,在沉淀温度20~90℃以及沉淀时间1~60min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;
所述含钙物料为含有氧化钙的原料,包括石灰、铝酸钙、电石渣等;
反应得到的铝酸钙返回步骤1钙化转型溶出反应作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回步骤4低温溶铝反应循环使用。
与现有技术相比,本发明的特点和有益效果是:
(1)本发明在铝土矿的钙化转型溶出反应中,采用低浓度的氢氧化钠作为溶出溶液,而且全流程以湿法过程为主,从而取消了传统氧化铝生产过程的高浓度溶出溶液需稀释后分解出氢氧化铝,再将溶出溶液蒸发浓缩至高浓度的蒸发工序,从而大幅度的降低了生产过程的能耗,可降低能耗20%以上;
(2)本发明中所述的转型过程的主要目的是将中低品位含铝原料中的含硅相完全转化为水化石榴石相,即实现完全钙化转型,从而获得低钠碱含量的一次转型渣;
(3)通过本发明所述的生产方法处理低品位含铝原料,矿物中氧化铝的总体收率可达90%~100%,溶出渣的铝硅比可降至0.4以下,且钠碱含量也可降至0.5%以下,矿物的氧化铝提取率可较拜耳法提高15%以上,生产一吨氧化铝的矿耗可降低20%左右;
(4)通过本发明所述的生产方法处理铝土矿,所得到的尾渣的主要矿相为硅酸钙、碳酸钙,可直接作为水泥工业的原料,从根本上解决赤泥占地污染环境等问题。
具体实施方式
本发明所举实施例采用铝硅比为3.29的低品位铝土矿为原料,铝土矿成分按质量百分比为:Al2O3-54.14%,SiO2-16.55%,Fe2O3-7.16%,余量为酌减水,TiO2和杂质;
本发明所举实施例中采用的是低品位铝土矿,本发明所述的生产内容不局限于采用该类矿物,任何含氧化铝矿物包括中高品位铝土矿,霞石,长石,高岭石,粉煤灰,明矾石,铁铝共生矿等均可采用该技术进行生产;
本发明所举实施例中所采用的CO2气体是石灰烧制过程产生的CO2废气,但本发明所述的生产过程不限于使用该类气体,任何含有CO2的气体均可作为碳化转型过程的原料;
本发明中所述的石灰是生石灰烧制的,但沉铝反应使用的钙化原料并非局限于烧制的石灰,采用的原料可包括任何以氧化钙为主成分的物料。
实施例1
将铝土矿破碎至-250μm后与铝酸钙以及一次循环母液混合,在280℃以及反应15min的钙化转型溶出条件下得到钙化渣以及一次溶出母液,钙化转型溶出过程中铝酸钙与铝土矿的质量比为1.2:1,采用的一次循环母液中氧化钠含量为170g/L,一次循环母液中氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.5:1;
钙化转型溶出得到一次溶出母液的氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.5:1,该溶出母液经石灰乳精制以及加氢氧化铝晶种分解、析出的氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝以及氢氧化铝以及氧化钠含量为170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.5:1的一次分解母液,一次分解母液作为一次循环母液返回钙化转型溶出过程循环使用,氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品;
钙化渣在CO2气体分压1.8Mpa,转型温度150℃的清水中发生碳化转型反应10min,清水与钙化渣按液固比为10:1mL/g,生成主要成分为硅酸钙、碳酸钙、氢氧化铝的碳化转型渣;清水在该过程内循环使用;
碳化转型渣采用氢氧化钠浓度为150g/L的二次低温溶铝母液在溶铝温度100℃以及溶铝时间20min条件下提取其中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为10:1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
将上述碳化转型反应和低温溶铝反应重复3次;
将反应3次得到的二次低温溶出母液使用石灰沉铝的方式处理,其中石灰中氧化钙与母液中氧化铝质量比为1.3:1,在沉淀温度90℃以及沉淀时间1min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;反应得到的铝酸钙返回钙化转型溶出过程作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回低温溶铝过程循环使用。
得到的尾渣中的氧化铝与氧化硅质量比为0.28:1,氧化钠含量为0.5%。
实施例2
将铝土矿破碎至-250μm后与铝酸钙以及一次循环母液混合,在100℃以及反应60min的钙化转型溶出条件下得到钙化渣以及一次溶出母液,钙化转型溶出过程中铝酸钙和石灰与铝土矿的质量比为0.2:1,采用的一次循环母液中氧化钠含量为100g/L,一次循环母液中氧化钠与氧化铝的摩尔比为2.5:1;
钙化转型溶出得到的一次溶出母液的氧化钠与氧化铝的摩尔比为2:1,该溶出母液经石灰乳精制以及氢氧化铝晶种分解、析出母液中的氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝以及氧化钠含量为100g/L以及氧化钠与氧化铝的摩尔比为2.5:1的一次分解母液,一次分解母液作为一次循环母液返回钙化转型溶出过程循环使用,氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品;
钙化渣在CO2气体分压0.8Mpa,转型温度90℃的清水中发生转型反应90min,清水与钙化渣按液固比为3:1mL/g,生成主要成分为硅酸钙、碳酸钙、氢氧化铝的碳化转型渣;清水在该过程内循环使用;
碳化转型渣采用氢氧化钠浓度为50g/L的二次低温溶铝母液在溶铝温度40℃以及溶铝时间120min条件下提取其中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为15:1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
将上述碳化转型反应和溶铝反应重复5次;
将反应5次得到的二次低温溶出母液使用石灰沉铝的方式处理,其中石灰中氧化钙与母液中氧化铝质量比为2.5:1,在沉淀温度20℃以及沉淀时间60min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;反应得到的铝酸钙返回钙化转型溶出过程作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回低温溶铝过程循环使用。
得到的尾渣中的氧化铝与氧化硅质量比为0.43:1,氧化钠含量为0.72%。
实施例3
将铝土矿破碎至-250μm后与铝酸钙以及一次循环母液混合,在240℃以及反应45min的钙化转型溶出条件下得到钙化渣以及一次溶出母液,钙化转型溶出过程中铝酸钙与铝土矿的质量比为0.5:1,采用的一次循环母液中氧化钠含量为160g/L,一次循环母液中氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.0:1;
一次溶出母液的氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.55:1,该溶出母液经石灰乳精制以及氢氧化铝晶种分解、析出母液中的氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝以及氧化钠含量为160g/L以及氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.0:1的一次分解母液,一次分解母液作为一次循环母液返回钙化转型溶出过程循环使用,氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品;
钙化渣在CO2气体分压1.2Mpa,转型温度120℃的清水中发生转型反应240min,清水与钙化渣按液固比为15:1mL/g,生成主要成分为硅酸钙、碳酸钙、氢氧化铝的碳化转型渣;清水在该过程内循环使用;
碳化转型渣采用氢氧化钠浓度为100g/L的二次低温溶铝母液在溶铝温度60℃以及溶铝时间60min条件下提取其中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为4:1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
二次低温溶出母液使用石灰沉铝的方式处理,其中石灰中氧化钙与母液中氧化铝质量比为1.8:1,在沉淀温度60℃以及沉淀时间15min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;反应得到的铝酸钙返回钙化转型溶出过程作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回低温溶铝过程循环使用。
得到的尾渣中的氧化铝与氧化硅质量比为0.45:1,氧化钠含量为0.56%。
实施例4
将铝土矿破碎至-250μm后与铝酸钙以及一次循环母液混合,在220℃以及反应30min的钙化转型溶出条件下得到钙化渣以及一次溶出母液,钙化转型溶出过程中铝酸钙与铝土矿的质量比为0.5:1,采用的一次循环母液中氧化钠含量为150g/L,一次循环母液中氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.1:1。
一次溶出母液的氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.6:1,该溶出母液经石灰乳精制以及氢氧化铝晶种分解、析出母液中的氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝以及氧化钠含量为150g/L以及氧化钠与氧化铝的摩尔比为3.1:1的一次分解母液,一次分解母液作为一次循环母液返回钙化转型溶出过程循环使用,氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品;
钙化渣在CO2气体分压1.0Mpa,转型温度130℃的清水中发生转型反应65min,清水与钙化渣按液固比为7:1mL/g,生成主要成分为硅酸钙、碳酸钙、氢氧化铝的碳化转型渣;清水在该过程内循环使用;
碳化转型渣采用氢氧化钠浓度为80g/L的二次低温溶铝母液在溶铝温度50℃以及溶铝时间120min条件下提取其中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为6:1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
二次低温溶出母液使用石灰沉铝的方式处理,其中石灰中氧化钙与母液中氧化铝质量比为2.2:1,在沉淀温度45℃以及沉淀时间30min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;反应得到的铝酸钙返回钙化转型溶出过程作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回低温溶铝过程循环使用。
得到的尾渣中的氧化铝与氧化硅质量比为0.36:1,氧化钠含量为0.78%。
实施例5
将铝土矿破碎至-250μm后与铝酸钙以及一次循环母液混合,在160℃以及反应60min的钙化转型溶出条件下得到钙化渣以及一次溶出母液,钙化转型溶出过程中铝酸钙与铝土矿的质量比为0.8:1,采用的一次循环母液中氧化钠含量为130g/L,一次循环母液中氧化钠与氧化铝的摩尔比为2.8:1;
一次溶出母液的氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.5:1,该溶出母液经石灰乳精制以及氢氧化铝晶种分解、析出母液中的氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝以及氧化钠含量为130g/L以及氧化钠与氧化铝的摩尔比为2.8:1的一次分解母液,一次分解母液作为一次循环母液返回钙化转型溶出过程循环使用,氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品;
钙化渣在CO2气体分压1.4Mpa,转型温度100℃的清水中发生转型反应120min,清水与钙化渣按液固比为12:1mL/g,生成主要成分为硅酸钙、碳酸钙、氢氧化铝的碳化转型渣;清水在该过程内循环使用;
碳化转型渣采用氢氧化钠浓度为60g/L的二次低温溶铝母液在溶铝温度60℃以及溶铝时间50min条件下提取其中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为12:1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的新型结构赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
二次低温溶出母液使用石灰沉铝的方式处理,其中石灰中氧化钙与母液中氧化铝质量比为2.0:1,在沉淀温度30℃以及沉淀时间45min的反应条件下得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液;反应得到的铝酸钙返回钙化转型溶出过程作为钙源循环使用,氢氧化钠溶液作为一次低温溶铝母液返回低温溶铝过程循环使用。
得到的尾渣中的氧化铝与氧化硅质量比为0.47:1,氧化钠含量为0.35%。

Claims (5)

1.一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,其特征在于,按以下步骤进行:
(1)钙化转型溶出
将铝土矿与铝酸钙或铝酸钙和石灰以及铝酸钠一次循环母液混合,于温度100~280℃下进行钙化转型溶出反应,反应时间为15~60min,反应后得到主要成分为水化石榴石的钙化渣以及铝酸钠一次溶出母液;
其中,所述的铝酸钙或铝酸钙和石灰中与铝土矿的质量比为(0.2~1.2):1;所述的铝酸钠一次循环母液为氧化钠含量100~170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比(2.5~3.5):1的铝酸钠溶液;所述的铝酸钠一次溶出母液为氧化钠与氧化铝的摩尔比为(1.5~2):1的铝酸钠溶液;
(2)一次溶出母液处理
一次溶出母液经石灰乳精制以及加氢氧化铝晶种分解、析出氢氧化铝后,分别得到氢氧化铝和分解母液,氢氧化铝经焙烧制备氧化铝产品;
其中,所述分解母液为氧化钠含量为100~170g/L、氧化钠与氧化铝的摩尔比为(2.5~3.5):1的铝酸钠溶液;
所述分解母液返回步骤(1)钙化转型溶出反应作为一次循环母液循环使用;
(3)碳化转型
将清水与钙化渣按液固比(3~15):1mL/g在密闭容器中混合后,向密闭容器内通入CO2,使密闭容器内CO2气体的分压达到0.8~1.8MPa,再于90~150℃的条件下碳化转型反应10~240min,得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝的碳化渣,液相为清水;
其中,所述的清水在该步骤碳化转型反应中循环使用;
(4)低温溶铝
将碳化渣采用氢氧化钠浓度为50~150g/L的二次低温溶铝母液,在溶铝温度40~100℃以及溶铝时间20~120min条件下提取碳化转型渣中的氢氧化铝,二次低温溶铝母液与碳化渣的液固比为(4~15):1mL/g,反应得到的矿浆经液固分离,固相为主要成分为硅酸钙和碳酸钙的赤泥,液相为含有铝酸钠的二次低温溶出母液;
将步骤(3)和步骤(4)操作1~5次;
(5)沉铝
向二次低温溶出母液中加入含钙物料,反应得到铝酸钙沉淀和氢氧化钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,其特征在于,步骤(5)所述的含钙物料为含有氧化钙的原料。
3.根据权利要求1所述的一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,其特征在于,步骤(5)所述的含钙物料中氧化钙与二次低温溶出母液中氧化铝质量比为(1.3~2.5):1。
4.根据权利要求1所述的一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,其特征在于,步骤(5)所述的含钙物料与二次低温溶出母液的反应条件为:反应温度20~90℃以及反应时间1~60min。
5.根据权利要求2所述的一种基于钙化-碳化法的无蒸发生产氧化铝的方法,其特征在于,所述的含有氧化钙的原料为石灰、铝酸钙或电石渣。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106006688B (zh) * 2016-05-19 2018-03-13 东北大学 一种钙化‑碳化一步法处理拜耳法赤泥的方法
CN107827131B (zh) * 2017-12-25 2020-05-12 河南有色汇源铝业有限公司 一种拜耳法生产氧化铝的方法
CN108296267A (zh) * 2018-02-02 2018-07-20 北京华索科技股份有限公司 工业化处理烧结赤泥的方法
CN108675312B (zh) * 2018-07-05 2019-12-17 宁夏红远汇达实业有限公司 一种电石渣基纳米多孔硅酸钙的制备方法
CN115321991B (zh) * 2021-05-11 2023-05-05 中国科学院过程工程研究所 一种利用铝灰制备自润滑材料的方法
CN115849405B (zh) * 2022-12-08 2024-07-26 包头稀土研究院 富钾板岩与稀土冶炼白渣协同处理的方法及用途
CN117069130A (zh) * 2023-07-12 2023-11-17 沈阳铝镁设计研究院有限公司 一种降低氧化铝生产新蒸汽消耗的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102730725A (zh) * 2012-06-21 2012-10-17 中国铝业股份有限公司 一种提高拜耳法种分母液苛性比值的方法
CN102757073A (zh) * 2011-09-16 2012-10-31 东北大学 一种基于钙化-碳化转型的生产氧化铝的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1562756A (zh) * 2004-03-19 2005-01-12 邝中 含铝酸钙的物料提取氧化铝工艺
CN100532262C (zh) * 2007-07-12 2009-08-26 中国铝业股份有限公司 一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法
CN103030160B (zh) * 2012-12-11 2014-11-05 中国科学院过程工程研究所 一种从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102757073A (zh) * 2011-09-16 2012-10-31 东北大学 一种基于钙化-碳化转型的生产氧化铝的方法
CN102730725A (zh) * 2012-06-21 2012-10-17 中国铝业股份有限公司 一种提高拜耳法种分母液苛性比值的方法

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