CN105197973B

CN105197973B - 利用低品铝土矿制取氧化铝的方法

Info

Publication number: CN105197973B
Application number: CN201510566521.8A
Authority: CN
Inventors: 张光旭; 秦传钧; 张建设; 邓军; 韩洋; 张保民; 宁站昭; 王二军; 肖郁良; 张斌; 魏俊峰
Original assignee: Luoyang Guoxing Mining Technology Co Ltd
Current assignee: Luoyang Guoxing Mining Technology Co Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: CN105197973A

Abstract

本发明提供一种利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，主要包括以下步骤：采用50～100目的低品铝土矿颗粒和氟化氢气体在室温～110℃利用化学浮选法反应10～30 min，以得到高品铝土矿；在245～260℃采用氢氧化钠溶液溶解所述高品铝土矿为1～3 h，过滤，得到溶铝滤液；以2.5～3.5 L/min的速度向所述溶铝滤液中通入二氧化碳进行碳分反应，直至形成pH值为10～12的碳分混合物，依次对所述碳分混合物进行过滤、洗涤、干燥、焙烧处理得到氧化铝。上述利用低品铝土矿制取氧化铝的方法比较简单、工艺流程短、能耗低、适合大规模生产。

Description

利用低品铝土矿制取氧化铝的方法

技术领域

本发明涉及低品位铝土矿，特别是一种利用化学浮选法处理低品位铝土矿制取氧化铝的方法。

背景技术

随着国民经济的快速持续发展，我国的铝工业也产生了翻天覆地的变化。铝工业的快速发展较好地满足了国民经济建设和社会发展的需要，但随之也带来了资源和能源大量消耗的问题。特别是铝土矿资源贫乏问题，已成为制约我国铝工业持续发展的瓶颈问题。据统计，2001～2007年间，我国用于氧化铝、氟化铝生产的铝土矿品位显著下降，矿石铝硅比从平均约10下降至平均不到7，由于2008年新的氧化铝厂的投产，更加剧了资源的紧张局面，矿石平均铝硅比已降至6以下。我国已探明的铝土矿中99%为一水硬铝石型铝土矿，其特点是难磨、难溶、高硅、低铝硅比，目前我国铝土矿主要用于生产氧化铝，以混联法生产工艺为主，生产流程长、能耗高、建设投资大、产品质量差。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，以解决上述问题。

本发明提供一种利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，包括以下步骤：

化学浮选除硅：将粒度为50～100目的低品铝土矿颗粒和氟化氢气体置于流化床反应器中，在室温～110℃反应10～30 min，得到脱硅固体残渣；用清水洗涤过滤所述脱硅固体残渣，得到高品铝土矿；

碱溶反应溶铝：在245～260℃采用氢氧化钠溶液溶解所述高品铝土矿1～3 h，过滤，得到溶铝滤液和赤泥；

碳分焙烧制氧化铝：在温度不大于35℃时，以2.5～3.5 L/min的速度向所述溶铝滤液中通入二氧化碳进行碳分反应，直至形成pH值为10～12的碳分混合物，依次对所述碳分混合物进行过滤、洗涤、干燥、焙烧处理得到氧化铝。

其中，所述低品铝土矿中的铝硅比小于等于7。所述低品铝土矿的原矿中以氧化铝、二氧化硅等为主要成分，并含有氧化钾、氧化钛、氧化铁等杂质，而且所述低品铝土矿中的各元素基本上是以氧化物形式存在的，其中的氧化铝具体地主要可分为一水硬铝石、三水铝石和一水软铝石。因此，本文中的“硅的脱除率”和“脱硅率”均是指二氧化硅的脱除率，“铝含量”是指氧化铝含量，“铝的回收率”是指氧化铝的回收率，“铝溶出率”是指氧化铝等含铝化合物的溶出率，“硅含量”是指氧化硅的含量，“钾含量”是指氧化钾含量，“钠含量”是指氧化钠含量。低品铝土矿原矿中含有一水硬铝石、部分三水铝石和部分一水软铝石。所述室温的温度为10～40℃。另外，本文中所述的“氟化氢气体”是指无水氟化氢气体。

基于上述，在所述化学浮选除硅的步骤中，所述低品铝土矿颗粒是通过依次对低品铝土矿原矿进行破碎、研磨处理而得到的。

基于上述，所述化学浮选除硅步骤中的得到所述脱硅固体残渣的分步骤包括：先将粒度为50～100目的所述低品铝土矿颗粒置于所述流化床反应器中，再向所述流化床反应器中通入所述氟化氢气体，在负压条件下，控制反应温度为20～40℃，所述氟化氢气体在所述流化床反应器中停留10～20min，以去除所述低品铝土矿颗粒中的硅元素和部分铁元素，得到所述脱硅固体残渣。其中，该步骤涉及的反应方程式为：

Fe₂O₃ + HF = FeF₃ + 3H₂O，SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O。

基于上述，在所述化学浮选除硅步骤中，所述负压的真空度为0.08～0.1 MPa。主要是因为在脱硅过程中，会有氟化硅气体产生，所以，在所述低品铝土矿颗粒发生分解时，所述流化床反应器是处于负压状态的。

基于上述，在所述化学浮选除硅步骤中，所述清水的温度为80～90℃。

基于上述，所述碱溶反应溶铝的步骤包括：碾磨所述高品铝土矿，得到高品铝土矿颗粒；将所述高品铝土矿颗粒置于高压釜中，并向所述高压釜中加入氢氧化钠溶液，其中，所述氢氧化钠溶液的浓度为310～390 g/L；然后将所述高压釜加热至245～260℃，使所述高品铝土矿颗粒与所述氢氧化钠溶液反应1～3 h溶解所述高品铝土矿颗粒中的铝化合物，形成碱溶混合物；过滤所述碱溶混合物得到所述溶铝滤液和赤泥。

基于上述，在所述碳分焙烧制氧化铝的步骤中，所述碳分反应的温度为20～30℃。

基于上述，在所述碳分焙烧制氧化铝的步骤中，对所述碳分混合物进行过滤，得到碳酸钠滤液和氢氧化铝沉淀；对所述氢氧化铝沉淀进行洗涤、干燥、焙烧处理得到氧化铝；向所述碳酸钠滤液中加入氧化钙，直至停止生成碳酸钙沉淀，得到碳酸钙混合物；过滤所述碳酸钙混合物得到氢氧化钠滤液和碳酸钙半成品；干燥所述碳酸钙半成品，制得碳酸钙成品。

基于上述，所述碳分焙烧制氧化铝的步骤还包括：回收所述氢氧化钠滤液，并将所述氢氧化钠滤液通入到所述高压釜中。

与现有技术相比，本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法主要是以低品位铝土矿浮选尾矿为原料，采用氟化氢化学浮选溶解低品位铝土矿，不需要再加入其它物质，就可以去其中的大部分硅元素和部分的钛、铁等元素；使用氢氧化钠溶液利用碱溶反应就可以溶解所述高品铝土矿，达到将铝元素与其它物质分离的目的，大大减少提取铝元素的工艺流程，而且还可以使得铝元素的相对溶出率达到98.2%，提高所述低品铝土矿的利用率；利用二氧化碳气体使氢氧化铝结晶析出，焙烧得到氧化铝的纯度达到98.97%；因此，本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法比较简单、工艺流程短、能耗低、适合大规模生产。

另外，由于铝土矿中的铝几乎以一水硬铝石的形式存在，而一水硬铝石在低温下比较稳定，不与酸碱反应，矿石中的铁等可溶性元素却可以用酸除去。二氧化硅能和氟化氢反应，因此，利用低品铝土矿颗粒与氟化氢气体在流化床反应器中充分接触反应，可以除去所述低品铝土矿颗粒中的绝大部分的硅元素以及一些酸溶性杂质，如铁元素，甚至使得硅元素的去除率达到98.84%，从而提高低品铝土矿的铝硅比，得到所述高品铝土矿，且该高品铝土矿的铝硅比大于10，有利于提高氧化铝产品的纯度，使得氧化铝产品的纯度可以达到98.97%。

进一步，本发明中的所述脱硅固体残渣采用热水清洗可以利用其中残留的氟化氢除去残留在该脱硅固体残渣中的部分钛、铁等元素，而且还可以减少除硅元素后矿石中氟元素的含量。

进一步，本发明中在碳酸钠滤液加入氧化钙提高氢氧化钠浓度，循环用于铝土矿碱溶，有效地节约了物耗，避免了环境污染。

附图说明

图1是本发明提供利用低品铝土矿制取氧化铝的方法流程图。

图2是低品铝土矿颗粒的粒度对高品铝土矿组分的影响曲线图。

图3是低品铝土矿颗粒与氟化氢气体的反应温度对高品铝土矿组分的影响曲线图。

图4是在本发明的步骤二中，氢氧化钠碱液浓度对碱溶反应的影响曲线图。

图5是在本发明的步骤二中，温度对碱溶反应的影响曲线图。

图6是在本发明的步骤二中，时间对碱溶反应的影响曲线图。

图7是在本发明的步骤三中，温度对碳分反应的影响曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

请参阅图1，提供一种利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，包括以下步骤：

化学浮选除硅：将粒度为50～100目的低品铝土矿颗粒和氟化氢气体置于流化床反应器中，在室温～110℃反应10～30 min，得到脱硅固体残渣；用清水洗涤过滤所述脱硅固体残渣，得到高品铝土矿。具体地，通过依次对低品铝土矿原矿进行破碎、研磨处理而得到的所述低品铝土矿颗粒；先将50～100目的所述低品铝土矿颗粒置于所述流化床反应器中，再向所述流化床反应器中通入所述氟化氢气体，在真空度为0.08～0.1 MPa的负压条件下，控制反应温度为20～40℃，所述氟化氢气体在所述流化床反应器中停留10～20min，以去除所述低品铝土矿颗粒中的硅元素和部分铁元素，得到所述脱硅固体残渣；采用80～90℃的热水洗涤、过滤、干燥所述脱硅固体残渣，得到高品铝土矿。其中，该步骤涉及的反应方程式为：

Fe₂O₃ + HF = FeF₃ + 3H₂O，SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O。

碱溶反应溶铝：在245～260℃采用氢氧化钠溶液溶解所述高品铝土矿1～3 h，过滤，得到溶铝滤液和赤泥。具体地，碾磨所述高品铝土矿，得到高品铝土矿颗粒；将所述高品铝土矿颗粒置于高压釜中，并向所述高压釜中加入氢氧化钠溶液，其中，所述氢氧化钠溶液的浓度为310～390 g/L；然后将所述高压釜加热至245～260℃，使所述高品铝土矿颗粒与所述氢氧化钠溶液反应1～3 h溶解所述高品铝土矿颗粒中的铝化合物，形成碱溶混合物；过滤所述碱溶混合物得到所述溶铝滤液和赤泥。

所述低品铝土矿经过化学浮选除硅的步骤，除去其中的绝大部分硅元素、部分钛、铁等元素，所以，所述高品铝土矿的主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃等。上述碱溶反应溶铝的步骤主要利用Al₂O₃的两性，用氢氧化钠碱液溶解所述高品铝土矿可以将矿中的Al₂O₃和Fe₂O₃等杂质相分离开，避免了复杂的分离工序。其反应方程式为：

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂+ H₂O

由于在脱硅过程中，使用氟化氢气体作为反应物，为了防止所述流化床反应器受到酸腐蚀，该流化床反应器应采用聚四氟乙烯作为衬层。

碳分焙烧制氧化铝：在温度不大于35℃时，以2.5～3.5 L/min的速度向所述溶铝滤液中通入二氧化碳进行碳分反应，直至形成pH值为10～12的碳分混合物，依次对所述碳分混合物进行过滤、洗涤、干燥、焙烧处理得到氧化铝成品。优选地，所述碳分反应的温度为20～30℃。具体地，在所述碳分焙烧制氧化铝的步骤中，对所述碳分混合物进行过滤得到碳酸钠滤液和氢氧化铝沉淀，所述氢氧化铝沉淀经过洗涤、干燥处理得到氢氧化铝粉末；对所述碳分混合物进行过滤，得到碳酸钠滤液和氢氧化铝沉淀；对所述氢氧化铝沉淀进行洗涤、干燥处理得到氢氧化铝粉末；焙烧所述氢氧化铝粉末，得到氧化铝成品；向所述碳酸钠滤液中加入氧化钙，直至停止生成碳酸钙沉淀，得到碳酸钙混合物；过滤所述碳酸钙混合物得到氢氧化钠滤液和碳酸钙半成品；干燥所述碳酸钙半成品，制得碳酸钙成品。所述氢氧化钠滤液被回收，并被输送到所述高压釜中。其中，该步骤涉及的反应主要为：

2NaAlO₂ + CO₂ + 3H₂O = Na₂CO₃ + 2Al(OH)₃，

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O。

由此可见，本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法主要包括化学浮选除硅、碱溶反应溶铝和碳分焙烧制氧化铝三个步骤。下面通过对每个步骤分别列举具体实施例的方式，对本发明做进一步阐述。

步骤一、化学浮选除硅

实施例1.1

在本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法中，步骤一化学浮选除硅步骤的实施例1.1包括以下步骤：

提供如表1.1所示的低品铝土矿原矿，并将之置于破碎机中进行破碎，然后将破碎后的低品铝土矿置于研磨机中进行研磨，得到粒度为100目的低品铝土矿颗粒；取所述100目低品铝土矿颗粒10.00g置于流化床反应器中，将氟化氢气体通入110℃的所述流化床反应器中，反应30 min，得到脱硅固体残渣；用80℃热水清洗、过滤所述脱硅固体残渣，得到6.969 g高品铝土矿产品。采用X射线荧光分析法分析知道：高品铝土矿产品中SiO₂含量为0.18%，硅的脱除率为99.61%，氟元素的含量为42.89%，Al₂O₃含量为52.33%。

表1.1 低品铝土矿原矿的组分

组分	Al₂O₃	SiO₂	K₂O	TiO₂	Fe₂O₃	其他	烧减
								含量/%	46.14	32.42	2.48	3.21	2.72	1.31	11.70

实施例1.2

本发明提供的化学浮选除硅步骤的实施例1.2与实施例1.1的不同之处在于：所述低品铝土矿颗粒和氟化氢气体的反应温度为70℃，反应15min得到脱硅固体残渣，并依次用85℃清水清洗、干燥所述脱硅固体残渣得到5.400 g高品铝土矿产品。采用X射线荧光分析法分析知道：高品铝土矿产品中SiO₂含量为1.41%，硅的脱除率为97.65%，氟元素的含量为23.41%，Al₂O₃含量为68.53%。

实施例1.3

本发明提供的化学浮选除硅步骤的实施例1.3与实施例1.1的不同之处在于：所述低品铝土矿颗粒和氟化氢气体的反应温度为20℃，反应20 min得到脱硅固体残渣，所述脱硅固体残渣依次经过90℃清水清洗、干燥得到5.410 g高品铝土矿产品。采用X射线荧光分析法分析知道：高品铝土矿产品中SiO₂含量为5.19%，硅的脱除率为91.33%，氟元素的含量为19.80%，Al₂O₃含量为65.20%。

实施例1.4

本发明提供的化学浮选除硅步骤的实施例1.4与实施例1.1的不同之处在于：所述低品铝土矿颗粒的粒度为50目，其和氟化氢气体的反应温度为30℃，反应20 min得到脱硅固体残渣，所述脱硅固体残渣经过85℃清水清洗、干燥得到5.350 g高品铝土矿产品。采用X射线荧光分析法分析知道：高品铝土矿产品中SiO₂含量为9.89%，硅的脱除率为83.68%，氟元素的含量为14.81%，Al₂O₃含量为64.97%。

实施例1.5

本发明提供的化学浮选除硅步骤的实施例1.5与实施例1.1的不同之处在于：所述低品铝土矿颗粒的粒度为200目，其和氟化氢气体的反应温度为40℃，反应10min，最终得到5.343 g高品铝土矿产品。采用X射线荧光分析法分析知道：高品铝土矿产品中SiO₂含量为4.90%，硅的脱除率为92.34%，氟元素的含量为20.15%，Al₂O₃含量为65.45%。

经研究发现，所述低品铝土矿颗粒与所述氟化氢气体反应过程中，所述低品铝土矿颗粒的粒度和反应温度等因素对脱硅效果有影响，从而影响氟资源的回收率。铝硅比是检验反应是否达到要求的重要指标，为了减少铝土矿手续处理原料的消耗，应尽可能多的除去硅元素。但是，在脱硅的工艺过程中，需要用到氟化氢气体，但会引进一定量的氟元素，所以氟元素的含量也是判定该方法是否合理的重要依据。因此，下面将会通过试验所述低品铝土矿颗粒的粒度和反应温度对高品铝土矿产品中的铝元素、硅元素和氟含量的影响。

1.1 低品铝土矿颗粒的粒度对高品铝土矿产品组分的影响

采用单因素实验对矿石粒度进行探究，实验条件为：上述表1所示组分的低品铝土矿原矿10.00 g，反应温度常温，氟化氢通入时间1 h，然后密封30 min，用清水洗涤，干燥。得到的实验数据如下表2和图2所示：

表2 低品铝土矿颗粒粒度对高品铝土矿产品组分的影响

序号	低品铝土矿颗粒粒度/目	产品质量/g	产品中铝元素含量/%	产品中硅元素含量/%	产品中氟元素含量/%	脱硅率/%
							1	50	5.350	64.972	9.888	14.807	83.68
2	100	5.410	65.201	5.193	19.797	91.33
							3	200	5.343	65.452	4.896	20.147	92.34

从表2和图2中可以看出：随着所述低品铝土矿颗粒粒度的减小，硅的脱除率逐渐增加，而铝含量基本不变，反应后得到的高品铝土矿产品的铝硅比已经满足后续碱溶条件，最重要的就是控制氟元素的引进量，氟元素的含量随着所述低品铝土矿颗粒粒度的减小而增加。因此，所述低品铝土矿颗粒的粒度最后选择在50～100目。

1.2 反应温度对高品铝土矿产品的影响

试验对温度条件进行单因素分析。实验条件为：100目的低品铝土矿颗粒10.00 g，在不同反应温度下，控制氟化氢气体通入时间为1h，然后密封30min，用清水洗涤，干燥。得到的实验数据表3和图3所示：

表3 反应温度对高品铝土矿产品的影响

序号	反应温度/℃	产品质量/g	产品中铝元素的含量/%	产品中硅元素的含量/%	产品中氟元素的含量/%	脱硅率/%
							1	110	6.969	52.327	0.180	42.885	99.61
2	90	6.365	64.105	0.438	30.014	99.14
							3	70	5.400	68.524	1.411	23.413	97.65
4	50	5.337	67.382	3.261	21.735	94.63
							5	常温	5.410	65.201	5.193	19.797	91.33

从表3中可以看出：随着反应温度的增加，反应后得到的高品铝土矿产品的质量也增加，原因是随着反应温度的增加，其中部分的铝元素参与反应，引进了氟元素，造成了最终产品质量的增加。另外，从图3中可以看出：随着反应温度的增加，硅的脱除率逐渐增加，而铝含量有少许的减少，可能是因为氟含量增加而导致的，铝的回收率基本维持在86%左右，常温下反应的铝硅比已经达到13，满足碱溶条件，并且氟元素的引进量很少。因此，最佳的反应温度为常温20～40℃。

步骤二、碱溶反应溶铝

实施例2.1

在本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法中，步骤二碱溶反应溶铝的步骤的实施例2.1包括以下步骤：

先称取如下表2.1所示组分的高品铝土矿30.000 g，再碾磨形成高品铝土矿颗粒；将所述高品铝土矿颗粒置于高压釜中，并所述高压釜中加入310g/L氢氧化钠溶液在250℃下，使所述高品铝土矿颗粒与所述氢氧化钠溶液反应2 h，以溶解所述高品铝土矿颗粒中的铝化合物形成碱溶混合物；过滤所述碱溶混合物得到所述溶铝滤液和赤泥。测得反应完毕后测得赤泥产品质量为6.313g。采用X射线荧光分析法分析得知赤泥产品中的氧化铝含量为9.442%，铝溶出率为97.20%。

表2.1 高品铝土矿的组分

Al₂O₃	SiO₂	K₂O	TiO₂	Fe₂O₃	其他	烧减
							69.14%	6.49%	0.63%	2.70%	4.93%	2.11%	14.26%

实施例2.2

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.2与实施例2.1的不同之处在于：使用的氢氧化钠溶液的浓度为350g/L，反应完毕后测得赤泥产品质量为5.212g，采用X射线荧光分析法分析得知产品中的铝含量为7.287%，铝溶出率为98.20%。

实施例2.3

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.3与实施例2.1的不同之处在于：使用的氢氧化钠溶液的浓度为390g/L，反应完毕后测得赤泥产品质量为6.944g，铝含量为14.096%，铝溶出率为95.50%。

实施例2.4

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.4与实施例2.2的不同之处在于：碱溶反应的温度为200℃，反应完毕后测得赤泥产品质量为8.959g，铝含量为16.76%，铝溶出率为93.40%。

实施例2.5

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.5与实施例2.4的不同之处在于：碱溶反应的温度为300℃，反应完毕后测得赤泥产品质量为7.695g，铝含量为19.484%，铝溶出率为93.10%。

实施例2.6

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.6与实施例2.4的不同之处在于：碱溶反应的温度为250℃，反应时间为1 h，反应完毕后测得赤泥产品质量为6.079g，铝含量为21.248%，铝溶出率为92.20%。

实施例2.7

本发明提供的碱溶反应溶铝步骤的实施例2.6与实施例2.4的不同之处在于：碱溶反应的时间为3 h，反应完毕后测得赤泥产品质量为6.872g，铝含量为13.915%，铝溶出率为98.50%。

在所述步骤二中，所述碱溶反应中的氢氧化钠溶液的浓度、碱溶反应温度及时间都对铝溶出率和最终氧化铝产品的纯度有重要的影响。其中，铝溶出率是依据氧化铝和氢氧化钠反应的化学方程式计算得到的。计算公式如下：

式中：V为溶铝滤液体积，L；

c为溶铝滤液中偏铝酸钠浓度，g/L；

m为赤泥质量；

w为赤泥中氧化铝的质量分数；

102为Al₂O₃分子量。

（1）氢氧化钠溶液浓度对所述碱溶反应的影响

氢氧化钠溶液的浓度是对反应产生影响的一个重要因素，浓度太低，铝土矿不能充分反应，则会造成铝土矿浪费以及铝元素的浪费；当碱液浓度过大，则会造成碱液的浪费。因此，我们考察了在其它条件不变的情况下，不同氢氧化钠溶液的浓度对铝溶出率的影响。实验条件：表2.1中所示组分的高品铝土矿30g，反应温度250℃，反应时间2h。实验结果见表2.2及图4所示：

表2.2 氢氧化钠碱液浓度对碱溶反应的影响

从上表和图4中以看出，开始随着碱液浓度增加，铝溶出率缓慢增加，达到一个最大值，随后当浓度增加的一定程度时，铝元素溶出率逐渐下降，其原因在于：在碱液浓度较低时，铝土矿未能充分反应，随着碱液浓度的增加，硅元素的溶出率逐渐增加，与铝元素结合形成Na₂O•Al₂O₃•1.7SiO₂，形成不溶于碱的硅铝酸钠，导致铝溶出率逐渐下降。综上所述，碱浓度在350g/L时，铝溶出率到达最高为98.2%。

（2）反应温度对所述碱溶反应的影响

碱溶反应温度是对碱溶反应产生影响的一个重要因素，若温度过低则会导致所述高品铝土矿和碱液反应不完全，温度过高则会造成能源的浪费，原理上当温度高于300℃时，不管什么样形式存在的铝土矿，都能碱溶完全，因此选择一个合适的温度尤为重要。对温度的实验探究如下，实验条件为表：2.1中所示组分的高品铝土矿30g，氢氧化钠浓度为350g/L，反应时间2h。实验结果见表2.3及图5。

表2.3 反应温度对碱溶反应的影响

序号	反应温度℃	赤泥质量/g	铝溶出率/%	溶出赤泥A/S
					1	100	27.43	4.2	7.8121
2	150	12.37	68.5	2.4275
					3	200	8.959	93.4	0.91
4	250	5.212	98.2	0.874
					5	300	2.606	99.1	0.871

从表2.3和图5中可以看出：随着反应温度的增加，铝溶出率逐渐上升，原因在于：在温度低时，反应速度较慢，铝土矿和碱液反应不完全，随着温度升高，反应速度加快，铝土矿和碱液充分反应，故溶出率升高，当温度达到250℃时，铝溶出率已经达到98.2%，继续升温虽会继续提高铝溶出率，但能耗太大。综上所述，选取碱溶温度为250℃。

（3）反应时间对碱溶反应的影响

反应时间是对碱溶反应产生影响的一个重要因素，反应时间过短，则有可能物料没有充分的反应，过长，由于在高温下反应，则会造成大量的能源浪费，消耗人力物力，增加了成本。对反应时间的探究结果如下，实验条件为：表2.1中所示组分的高品铝土矿30g，氢氧化钠浓度为350g/L，反应温度250℃。实验结果见表2.3及图6：

表2.3反应时间对碱溶反应的影响

序号	反应时间/h	赤泥质量/g	铝溶出率/%	溶出赤泥A/S
					1	1	6.079	92.2	0.867
2	1.5	5.644	95.4	0.872
					3	2	5.212	98.2	0.874
4	2.5	6.218	98.6	0.916
					5	3	6.872	98.5	0.939

从表2.3及图6可以看出，随着反应时间的增加，铝溶出率先增加而后基本保持不变，并在2h时铝溶出率已基本达到最高，此时为98.2%，这是因为：反应时间很短时，铝土矿未能充分溶解反应，于是铝溶出较少，随着反应时间的增加，铝土矿在碱液中充分反应，因此铝溶出率升高，继续增加时间时，反应已基本完全发生，因此铝溶出率不会有很大变化。综上所述，选取反应时间2h，铝溶出率已基本到达最高为98.2%。

步骤三、碳分焙烧制氧化铝

实施例3.1

在本发明提供的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法中，步骤三碳分焙烧制氧化铝的步骤的实施例3.1包括以下步骤：

将所述溶铝滤液通入到结晶釜中，在20℃下，以2.5～3.5L/min的速度向所述结晶釜中通入二氧化碳进行碳分反应，使其与所述溶铝滤液反应形成碳分混合物，所述碳分混合物在形成所述结晶釜pH=10～12；对所述碳分混合物进行过滤得到碳酸钠滤液和氢氧化铝沉淀，所述氢氧化铝沉淀经过洗涤、干燥处理得到氢氧化铝粉末，焙烧所述氢氧化铝粉末得到氧化铝产品；此外向所述碳酸钠滤液中加入氧化钙反应直至停止生成碳酸钙沉淀，得到碳酸钙混合物；过滤所述碳酸钙混合物得到氢氧化钠滤液和碳酸钙。所述氢氧化钠滤液被回收，还被输送到所述高压釜中。其中，采用X射线荧光分析法分析：所述氧化铝产品中的Al₂O₃的含量为98.97%，不含氧化钾及氧化钠，Fe₂O₃的含量为0.01%，F的含量为0.7%，SiO₂的含量为0.156%，CaO的含量为0.08%，符合工业化生产要求。

实施例3.2

本发明提供的碳分焙烧制氧化铝步骤的实施例3.2与实施例3.1的不同之处在于：所述碳分反应的温度为30℃；最终得到的氧化铝产品中的Al₂O₃的含量为97.37%，Fe₂O₃的含量为0.02%，F的含量为0.2%，SiO₂的含量为0.03%，CaO的含量为0.03%，Na₂O的含量为0.12%，K₂O的含量为0.06%，符合工业化生产要求。

实施例3.3

本发明提供的碳分焙烧制氧化铝步骤的实施例3.3与实施例3.1的不同之处在于：所述碳分反应的温度为40℃；最终得到的氧化铝产品中的氧化铝含量为98.32%，Fe₂O₃的含量为0.02%，F的含量为0.2%，SiO₂的含量为0.02%，CaO的含量为0.02%，Na₂O的含量为0.3%，K₂O的含量为0.06%，符合工业化生产要求。

在所述步骤三中，碳分反应的温度是对反应产生影响的一个重要因素，若温度过低则会导致二氧化碳和偏铝酸钠反应不完全，温度过高，则会导致氢氧化铝结晶过程中夹带的碱金属含量增加，造成产品纯度的降低和能源的浪费，因此选择一个合适的温度尤为重要。

实验条件：控制二氧化碳的通入速率为2.5～3.5L/min，控制碳分反应终点pH=10.5～11.0，实验结果见表3.1和图7：

表3.1温度对碳分反应的影响

序号	反应温度℃	铝含量/%	钾含量/%	钠含量%
					1	15	99.01	0	0
2	20	98.97	0	0
					3	25	98.62	0.02	0.12
4	30	97.37	0.06	0.72
					5	35	96.65	0.13	0.81
6	40	89.32	1.67	6.37

由表3.1和图7可以看出：温度在20±5℃时，氢氧化铝的纯度为99%左右，达到最大，并且可使结晶过程中夹带的碱金属含量能降到最低。随着碳分反应温度的升高，氢氧化铝的纯度逐渐降低，当温度高于35℃时，纯度下降速度变快。由于碳分反应过程放热，采用一般冷却水降温只能维持在35℃左右，为了降低温度，实验室采用冰浴条件下反应，温度能维持在20℃左右，若继续降低反应温度，成本较大，工业上也难以实现。因此实验确定碳分反应最佳反应温度为20℃。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，包括以下步骤：

化学浮选除硅：先将粒度为50～100目的低品铝土矿颗粒置于流化床反应器中，再向所述流化床反应器中通入氟化氢气体，在负压条件下，控制反应温度为20～40℃，所述氟化氢气体在所述流化床反应器中停留10～20min，以去除所述低品铝土矿颗粒中的硅元素和部分铁元素，得到脱硅固体残渣；用清水洗涤过滤所述脱硅固体残渣，得到高品铝土矿；

2.根据权利要求1所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，在所述化学浮选除硅的步骤中，所述低品铝土矿颗粒是通过依次对低品铝土矿原矿进行破碎、研磨处理而得到的。

3. 根据权利要求2所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，在所述化学浮选除硅的步骤中，所述负压的真空度为0.08～0.1 MPa。

4.根据权利要求1所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，在所述化学浮选除硅的步骤中，所述清水的温度为80～90℃。

5. 根据权利要求1所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，所述碱溶反应溶铝的步骤包括：碾磨所述高品铝土矿，得到高品铝土矿颗粒；将所述高品铝土矿颗粒置于高压釜中，并向所述高压釜中加入氢氧化钠溶液，其中，所述氢氧化钠溶液的浓度为310～390 g/L；然后将所述高压釜加热至245～260℃，使所述高品铝土矿颗粒与所述氢氧化钠溶液反应1～3 h溶解所述高品铝土矿颗粒中的铝化合物，形成碱溶混合物；过滤所述碱溶混合物得到所述溶铝滤液和赤泥。

6.根据权利要求5所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，在所述碳分焙烧制氧化铝的步骤中，所述碳分反应的温度为20～30℃。

7.根据权利要求1或5所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，在所述碳分焙烧制氧化铝的步骤中，对所述碳分混合物进行过滤，得到碳酸钠滤液和氢氧化铝沉淀；对所述氢氧化铝沉淀进行洗涤、干燥、焙烧处理得到氧化铝；向所述碳酸钠滤液中加入氧化钙，直至停止生成碳酸钙沉淀，得到碳酸钙混合物；过滤所述碳酸钙混合物得到氢氧化钠滤液和碳酸钙半成品；干燥所述碳酸钙半成品，制得碳酸钙成品。

8.根据权利要求7所述的利用低品铝土矿制取氧化铝的方法，其特征在于，所述碳分焙烧制氧化铝的步骤还包括：回收所述氢氧化钠滤液，并将所述氢氧化钠滤液通入到所述高压釜中。