CN106032286B - 一种氧化铝的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝的生产方法，该方法包括：将含铝矿石在含醇碱的溶液中进行溶出处理后，依次经过洗涤、脱硅除杂处理、结晶处理和焙烧处理，得到了氧化铝。本发明的氧化铝生产方法与现有氧化铝生产方法相比，具有较高的氧化铝提取率和较低的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铝的生产方法。
背景技术
近十年，世界其他国家及地区氧化铝产量相对稳定，而中国的氧化铝产量自2005年后，增长迅速，2005至2011年中国的氧化铝产量平均年增长率达27.3％。2007年，中国的氧化铝产量1946万吨，首次超过澳大利亚，位居世界第一，此后中国氧化铝产量一直稳居世界第一。
中国的氧化铝生产工艺主要采用拜耳法。外界一般认为，当铝土矿石品位A/S(氧化铝/氧化硅质量比)>8时，采用拜耳法才有经济效益。但中国的铝土矿石主要为高硅难溶的一水硬铝石，A/S平均在4-6之间，因此采用改进的拜耳法—强化拜耳法来生产氧化铝。强化拜耳法除了在溶出过程中的温度、碱浓度要高于拜耳法外，其在溶出过程还要按比例加入一定量的氧化钙。不过，碱液中硅会和铝形成比较稳定的不溶物，在除硅的过程中会导致铝损失，造成氧化铝的收率不高。拜耳法和强化拜耳法的流程示意图如图1所示。
除了拜耳法和强化拜耳法外，中国早期的氧化铝生产还采用烧结法，在烧结过程中，铝土矿中的含铝、硅物相和加入的苏打、石灰石分别烧结成为铝酸钠和原硅酸钙。在后续的溶出过程中，铝酸钠全部溶解进入液相；而原硅酸钙在碱性条件下溶解度很小而基本全部转入沉淀。烧结法的铝硅分离率要高于拜耳法，氧化铝的回收率也因此会更高，所以，工业上也有将拜耳法与烧结法混合在一起的串联法及混联法，来提高氧化铝的收率。烧结法的流程示意图如图2所示。
由于烧结法中的烧结工序，烧结法的能耗是拜耳法的2-4倍，这使烧结法陷入了成本困境，在中国已逐渐停用了烧结法，包括串联、混联法中的烧结部分，目前仅化学品氧化铝仍采用烧结法生产外，主要的工业品氧化铝均使用拜耳法生产。
氧化铝是有色金属的第一大行业，对传统氧化铝生产方法的改良和新方法的研究一直没有间断。如专利CN200510070738.6和CN99109676.2中对烧结法的改良以及专利CN201310251050.2和CN02148930.0中对拜耳法的改良。对烧结法和拜耳法的改良主要集中在提高铝、硅的分离效率和降低能耗上面。
氧化铝生产的新方法研究主要分为酸法和碱法两种。
酸法如专利CN02222323.5中，采用铝土矿硝酸溶出，结晶出的硝酸铝在300-700℃的范围下分解为氧化铝和NOx，NOx转化成硝酸循环使用。此类方法每次循环酸的损失量很大，而且通过焙烧形成的酸气对设备和管线的腐蚀严重，分解的氧化铝往往纯度不高，如果要提纯，往往还需再衔接拜耳法，体系中同时存在酸碱，由酸、碱中和导致的损失较大。
碱法如专利CN200810227930.5中，采用与拜耳法相同的碱法溶出，不同的是该法的碱浓度要远大于拜耳法，致使反应进入另一个平衡相区，该相区中硅不再和铝形成稳定的物相，因此大大提高了铝、硅的分离效率。不过，该方法首先结晶出铝酸钠，在溶解后低碱浓度下结晶出氢氧化铝。浆料的黏度很大，分离困难；两段结晶中碱液的浓度相差很大，而湿法中碱液是循环使用的，这样每个循环都涉及到碱液的稀释和蒸发，能耗很大，基本与焙烧法相当；而且高碱部分的碱浓度很高，往往导致蒸发设备和高碱部分的热解处理设备的腐蚀严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化铝的生产方法，该方法采用湿法溶出处理从含铝矿石中生产氧化铝，使用含醇碱的溶液作为溶出处理的溶剂，提高了氧化铝的提取率并降低了生产过程中的能耗。
为了实现上述目的，本发明提供一种氧化铝的生产方法，该方法包括：a、将含铝矿石用含醇碱的溶液进行溶出处理并过滤，得到滤液和含铝的滤渣；所述含醇碱的溶液为含碱金属醇盐的醇溶液或含碱金属醇盐的醇和水的溶液；b、将步骤a中所得的滤渣用碱的水溶液进行洗涤并过滤，得到粗富铝液和矿渣；c、将步骤b中所得的粗富铝液进行脱硅除杂处理，得到精富铝液和硅渣；d、将步骤c中所得的精富铝液进行结晶处理，得到结晶母液和氢氧化铝；e、将步骤d中所得的氢氧化铝进行焙烧处理，得到氧化铝。
优选地，其中，步骤a中所述含铝矿石的氧化铝/氧化硅质量比优选为2-6，也可以是3-6。
优选地，其中，步骤a中所述含铝矿石选自铝土矿、霞石和明矾石中的至少一种。
优选地，其中，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇选自C1-C4的一元醇和C2-C4的多元醇中的至少一种；所述的碱金属醇盐选自C1-C4一元醇的碱金属醇盐和C2-C4多元醇的至少一个羟基氢原子被碱金属原子取代所得的醇盐中的至少一种。
优选地，其中，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇为甲醇和/或乙醇，所述碱金属醇盐选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠和乙醇钾中的至少一种。
优选地，其中，步骤a中所述的含醇碱的溶液由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇反应制得，或由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇和水的混合液反应制得。
优选地，其中，步骤a中所述溶出处理的条件包括：溶出处理的温度为160-300℃，溶出处理的时间为15-300分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比为4-10升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为1-12摩尔/升并且水与醇的体积之比小于3:7。
优选地，其中，步骤a中所述溶出处理的条件包括：溶出处理的温度为210-260℃，溶出处理的时间为90-150分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比为5-8升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为2-6摩尔/升并且水与醇的体积之比小于1：4。
优选地，其中，该方法还包括：将步骤a中所得的滤液作为所述含醇碱的溶液的至少一部分回用(返回)到所述溶出处理中。
优选地，其中，该方法还包括：在所述滤液中加入固硅剂后再进行所述回用，或者直接在所述含醇碱的溶液中加入固硅剂后，再进行所述溶出处理。
优选地，其中，步骤b中所述碱的水溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液。
优选地，其中，步骤b中所述洗涤的条件包括：洗涤温度为40-80℃，洗涤时间为10-40分钟；以氧化物的质量计，所述碱的水溶液中碱的浓度为90-130克/升；所述碱的水溶液的体积与所述滤渣的质量之比为1.5-3升/千克。
优选地，其中，该方法还包括：在步骤c中使用固硅剂对所述粗富铝液进行所述脱硅除杂处理。
优选地，其中，所述固硅剂为含钙的氧化物和/或氢氧化物；步骤a中所述固硅剂的加入量为所述含铝矿石质量的1-5质量％。
优选地，其中，步骤d中所述结晶处理的条件为：结晶处理的温度为30-50℃，结晶处理的时间为60-120小时，结晶处理时精富铝液中碱的浓度为70-100克/升，晶种系数为1.5-2。
优选地，其中，将步骤d中所得的结晶母液作为步骤b中所述碱的水溶液的至少一部分回用到所述洗涤中。
本发明的氧化铝生产方法，由于采用溶出处理含铝矿石及双液相循环工艺，具有更高的铝硅分离效率，提高了氧化铝的生产提取率；另外，采用双液相循环避免了传统湿法单液相循环的碱浓度波动，减少了蒸发能耗。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中拜耳法生产氧化铝的流程示意图；
图2是现有技术中烧结法生产氧化铝的流程示意图；
图3是本发明氧化铝生产方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图4是本发明实施例所采用铝土矿的XRD谱图；
图5是采用本发明的方法生产氧化铝过程中，将铝土矿进行溶出处理后所得到的滤渣的XRD谱图(即实施例1所得滤渣的XRD图)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明，所述含铝矿石是本领域技术人员所熟知的，本发明不再赘述，例如，所述含铝矿石的氧化铝/氧化硅质量比可以为2～6，步骤a中所述含铝矿石可以优选自铝土矿、霞石和明矾石中的至少一种。
根据本发明，所述含醇碱的溶液为含碱金属醇盐的醇溶液或含碱金属醇盐的醇和水的溶液，是指醇中的羟基氢原子被碱金属原子取代后形成的一类化合物，其中的醇可以是一元醇或多元醇，多元醇中被取代的羟基氢原子的数目可以为一个，也可以为多个。步骤a中所述的含醇碱的溶液可以由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇反应制得，或可以由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇和水的混合液反应制得。优选地，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇可以选自C1-C4的一元醇和C2-C4的多元醇中的至少一种；所述的碱金属醇盐可以选自C1-C4一元醇的碱金属醇盐和C2-C4多元醇的至少一个羟基氢原子被碱金属原子取代所得的醇盐中的至少一种；进一步优选地，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇可以为甲醇和/或乙醇，所述碱金属醇盐可以选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠和乙醇钾中的至少一种。
本发明的发明人根据含铝的盐在含醇的溶液中溶解度低的特点，将含铝矿石在含醇碱的溶液中进行溶出处理。所述溶出处理是指在含醇碱的溶液中将含铝矿石的晶体结构进行破坏，从而形成在含醇碱的溶液中难以溶出而在碱的水溶液中易于溶出的含铝组分，达到与焙烧法类似的氧化铝提取效果但氧化铝生产过程中的能耗又低于拜耳法。其中，步骤a中所述溶出处理的条件可以包括：溶出处理的温度为160-300℃，溶出处理的时间为15-300分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比(可以简称为液固比)为4-10升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为1-12摩尔/升并且水与醇的体积之比小于3:7；步骤a中所述溶出处理的优选条件可以包括：溶出处理的温度为210-260℃，溶出处理的时间为90-150分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比为5-8升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为2-6摩尔/升并且水与醇的体积之比小于2:8。
根据本发明，由于溶出处理后矿石中的硅和铝很难溶解在醇溶液中，因此溶出处理后含醇碱的溶液的组成并未产生太大变化，因此，可以将步骤a中所得的滤液作为所述含醇碱的溶液的至少一部分回用(重复利用)到所述溶出处理中。优选地，可以在所述滤液中加入固硅剂后再进行所述回用，或者可以直接在所述含醇碱的溶液中加入固硅剂后，再进行所述溶出处理。所述固硅剂是本领域技术人员所熟知的，主要作用是用于沉淀溶解在碱液中的少量含硅组分，可以为含钙的氧化物和/或氢氧化物；步骤a中所述固硅剂的加入量可以为所述含铝矿石重量的1-5质量％。
根据本发明，步骤b中所述碱的水溶液是本领域技术人员所熟知的，只要是能从滤渣中洗涤溶出铝的碱的水溶液均可使用，例如可以是氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液。步骤b中所述洗涤的条件可以根据现有技术中常规的洗涤条件来确定，例如，所述洗涤的条件可以包括：洗涤温度为40-80℃，洗涤时间为10-40分钟；以氧化物的质量计，所述碱的水溶液中碱的浓度为90-130克/升；所述碱的水溶液的体积与所述滤渣的质量之比(也可以简称为液固比)为1.5-3升/千克。
本领域技术人员可以理解的是，该方法还可以包括：将步骤b中所得的所述矿渣和步骤c中所得的硅渣用于建筑材料的制备，本发明不再赘述。
根据本发明，步骤c中所述脱硅除杂处理是本领域技术人员所熟知的，可以在步骤c中使用固硅剂对所述粗富铝液进行所述脱硅除杂处理，所述固硅剂可以与步骤a中所用固硅剂相同，使粗富铝液中的硅量指数提升至200以上。此处所述硅量指数是本领域技术人员所熟知的，为溶液中氧化铝与二氧化硅的质量比。另外，还可以降低碱的水溶液的碱浓度进行脱硅处理，可以参考拜耳法等现有技术中的脱硅除杂步骤及处理条件，在现有烧结法生产氧化铝的过程中也有用到，本发明不再赘述。
根据本发明，步骤d中所述结晶处理是本领域技术人员所熟知的，可以加入氢氧化铝晶种或通入二氧化碳，也可以直接冷却稀释结晶，本发明优选采用加入氢氧化铝晶种冷却稀释结晶。由于本发明所述洗涤的温度较低，步骤d中所述结晶处理的条件比较温和，例如可以为：结晶处理的温度为30-50℃，结晶处理的时间为60-120小时，结晶处理时精富铝液中碱的浓度为70-100克/升，晶种系数为1.5-2，其中所述晶种系数是本领域技术人员所熟知的，为添加晶种中氧化铝含量与溶液中氧化铝含量的比值。另外，本发明还可以将步骤d中所得的结晶母液作为步骤b中所述碱的水溶液的至少一部分回用到所述洗涤中，进行回用前可以将结晶母液进行调整，例如加入碱或进行除杂，使之达到步骤b滤渣洗涤用碱的水溶液的标准。
根据本发明，步骤e中所述焙烧处理是本领域技术人员所熟知的，一般焙烧温度可以为950-1100℃，焙烧时间可以为15-30小时，本发明不再赘述。
下面将通过实施例对本发明的方法进行进一步的说明，但并不因此而限制本发明。所用的仪器设备如无特别说明，均为现有技术领域中常规仪器设备。
以下实施例采用铝土矿进行实验，涉及到的铝土矿的化学元素组成采用X射线荧光光谱法根据YS/T 575.23-2009标准方法(《铝土矿石化学分析方法》，中华人民共和国工业和信息化部编著，2009年12月4日发布)测定，组成如表1所示。铝土矿的XRD图谱如图4所示，XRD谱图采用Philips XPERT系列X射线粉末衍射仪，测试条件为：Co Kα射线(λ＝0.17903nm)，Fe滤波器，电压40kV，电流30mA，扫描范围为5-70°。
氧化铝的提取率计算方法为：氧化铝提取率＝氧化铝产品的质量/(铝土矿质量×铝土矿中氧化铝的含量)×100％。
实施例1-7提供本发明的氧化铝生产方法的具体实施方式及结果。
实施例1
用乙醇、氢氧化钾和水按一定比例调配含醇碱的溶液，其中，乙醇和水按体积比9:1的比例配置，氢氧化钾按使含醇碱的溶液中钾的浓度达到6mol/L的量加入。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为5升/千克(液固比)。然后在210℃下溶出处理150min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。滤渣XRD图谱图5所示(由于滤渣的XRD谱图相似，下面实施例不再列出)。
滤液通过补入适量氢氧化钾、乙醇和水，使各参数与含醇碱的溶液一致后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液进行洗涤，碱的水溶液为浓度130g/L的氢氧化钾水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为1.5升/千克(液固比)，在40℃下洗涤40min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至100g/L后，加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使溶液硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同外排，作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度为50℃，结晶时间为70小时，结晶时精富铝液中碱的浓度为100克/升，晶种系数1.5。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过950℃，30分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达78质量％。
实施例2
用甲醇钠和甲醇调配含醇碱的溶液，甲醇钠按使含醇碱的溶液中钠的浓度达到2mol/L的量加入。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为8升/千克(液固比)。然后在260℃条件下溶出处理90min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量甲醇钠和甲醇，使各参数与含醇碱的溶液一致后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度90g/L的氢氧化钠水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为3升/千克(液固比)，在80℃下洗涤10min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至70g/L后，加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使溶液硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度30℃，结晶时间60小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为70g/L，晶种系数2。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1100℃，15分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达83质量％。
实施例3
用甲醇、氢氧化钠和水调配含醇碱的溶液，其中，甲醇和水按体积比7:3的比例配置，氢氧化钠按使含醇碱的溶液中钠的浓度达到12mol/L的量加入；并在含醇碱的溶液中加入固硅剂氧化钙，固硅剂的加入量为后续铝土矿加入量的1质量％。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为7升/千克(液固比)。然后在240℃条件下溶出处理15min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量甲醇、氢氧化钠、水，使各参数与含醇碱的溶液一致并加入固硅剂氧化钙后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度120g/L的氢氧化钠水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为2.5升/千克(液固比)，在70℃下洗涤30min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至90g/L后，加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使溶液硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为90g/L，晶种系数1.7，结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝提取率达70质量％。
实施例4
用乙醇、氢氧化钠调配含醇碱的溶液，氢氧化钠按使含醇碱的溶液中钠的浓度达到4mol/L的量加入。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为7升/千克(液固比)。然后在240℃条件下溶出处理300min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量乙醇、氢氧化钠，使各参数与含醇碱的溶液一致后，加入后续铝土矿加入量的5质量％的固硅剂氢氧化钙后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度120g/L的氢氧化钠水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为2.5升/千克(液固比)，在70℃下洗涤30min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至90g/L后，加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使溶液硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为90g/L，晶种系数2。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达92质量％。
实施例5
用丁醇、氢氧化钠调配含醇碱的溶液，氢氧化钠按使含醇碱的溶液中钠的浓度达到4mol/L的量加入；并在含醇碱的溶液中加入固硅剂氢氧化钙，固硅剂的加入量为后续铝土矿加入量的3质量％。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为7升/千克(液固比)。然后在240℃条件下溶出处理120min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量丁醇、氢氧化钠，使各参数与含醇碱的溶液一致并加入固硅剂氢氧化钙后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度120g/L的氢氧化钠水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为2.5升/千克(液固比)，在70℃下洗涤30min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至90g/L后，加入固硅剂氧化钠进行脱硅除杂，使溶液的硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为90g/L，晶种系数1.7。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达70质量％。
实施例6
用乙醇、氧化钠调配含醇碱的溶液，氧化钠按使含醇碱的溶液中钠的浓度达到1mol/L的量加入。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为4升/千克(液固比)。然后在160℃条件下溶出处理45min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量乙醇、氧化钠，使各参数与含醇碱的溶液一致后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度120g/L的氢氧化钠水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为2.5升/千克(液固比)，在70℃下洗涤30min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至90g/L后，加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使溶液硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为90g/L，晶种系数1.7。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达65质量％。
实施例7
用乙二醇、氢氧化钾调配含醇碱的溶液，氢氧化钾按使含醇碱的溶液中钾的浓度达到4mol/L的量加入。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的含醇碱的溶液中，使含醇碱的溶液的体积与铝土矿的质量比为10升/千克(液固比)。然后在300℃条件下溶出处理120min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
滤液通过补入适量乙二醇、氢氧化钾，使各参数与含醇碱的溶液一致后，返回至铝土矿溶出处理。滤渣用碱的水溶液洗涤，碱的水溶液为浓度120g/L的氢氧化钾水溶液，碱的水溶液的体积与滤渣的质量比为2.5升/千克(液固比)，在70℃下洗涤30min。洗涤结束后过滤，得到粗富铝液和矿渣。
粗富铝液通过调整碱浓度至90g/L后，加入固硅剂进行脱硅除杂，使溶液的硅量指数达到300，而后得到精富铝液和硅渣。硅渣和矿渣一同排外并作为建筑材料使用。精富铝液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，结晶时精富铝液中的碱浓度为90g/L，晶种系数1.7。结晶母液通过调整，使各参数与碱的水溶液一致后，返回至滤渣洗涤；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该实施例中氧化铝的提取率达79质量％。
对比例1提供采用拜耳法生产氧化铝的具体实施方式及其结果。
用氢氧化钠、氢氧化铝调配铝酸钠溶液，使溶液中的碱浓度达到230g/L(按氧化钠计)，溶液中氢氧化钠和氢氧化铝的摩尔比为3。
将破碎、磨细至80μm以下的铝土矿加入到调配好的铝酸钠溶液中，使铝酸钠溶液的体积与铝土矿的质量比为6升/千克，并加入占2质量％铝土矿质量的固硅剂氧化钙，然后在240℃条件下溶出处理120min。溶出处理结束后过滤，得到滤液和滤渣。
使用纯水洗涤滤渣，并将洗后液与滤液混合，使滤液的碱浓度降到90g/L，并再次加入固硅剂氧化钙进行脱硅除杂，使滤液的硅量指数达到300。而后滤液通过结晶得到氢氧化铝和结晶母液，结晶温度40℃，结晶时间70小时，晶种系数2。
结晶母液通过蒸发，使碱浓度与用于溶出铝土矿的铝酸钠溶液一致后，返回至铝土矿溶出；氢氧化铝通过1000℃，25分钟的焙烧得到氧化铝。
该对比例中氧化铝的提取率为62质量％。
从本发明的实施例和对比例中可以看出，本发明的方法与现有技术相比，氧化铝的提取率高，而且无需焙烧破坏铝土矿的结构以及避免了溶出过程和结晶过程中碱浓度的大范围波动，从而降低了能耗。
表1是本发明实施例所采用的铝土矿中以氧化物计的元素的含量(质量％)。
| Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | K2O | CaO |
| 52.9 | 16.1 | 14.8 | 4.57 | 3.91 | 2.62 |
Claims (16)
1.一种氧化铝的生产方法，该方法包括：
a、将含铝矿石用含醇碱的溶液进行溶出处理并过滤，得到滤液和含铝的滤渣；所述含醇碱的溶液为含碱金属醇盐的醇溶液或含碱金属醇盐的醇和水的溶液；
b、将步骤a中所得的滤渣用碱的水溶液进行洗涤并过滤，得到粗富铝液和矿渣；
c、将步骤b中所得的粗富铝液进行脱硅除杂处理，得到精富铝液和硅渣；
d、将步骤c中所得的精富铝液进行结晶处理，得到结晶母液和氢氧化铝；
e、将步骤d中所得的氢氧化铝进行焙烧处理，得到氧化铝。
2.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述含铝矿石的氧化铝/氧化硅质量比为2～6。
3.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述含铝矿石选自铝土矿、霞石和明矾石中的至少一种。
4.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇选自C1-C4的一元醇和C2-C4的多元醇中的至少一种；所述碱金属醇盐选自C1-C4一元醇的碱金属醇盐和C2-C4多元醇的至少一个羟基氢原子被碱金属原子取代所得的醇盐中的至少一种。
5.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述含醇碱的溶液中所述的醇为甲醇和/或乙醇，所述碱金属醇盐选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠和乙醇钾中的至少一种。
6.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述的含醇碱的溶液由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇反应制得，或由碱金属氧化物或碱金属氢氧化物与醇和水的混合液反应制得。
7.根据权利要求1的方法，其中，步骤a中所述溶出处理的条件包括：溶出处理的温度为160-300℃，溶出处理的时间为15-300分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比为4-10升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为1-12摩尔/升并且水与醇的体积之比小于3:7。
8.根据权利要求7的方法，其中，步骤a中所述溶出处理的条件包括：溶出处理的温度为210-260℃，溶出处理的时间为90-150分钟，所述含醇碱的溶液的体积与所述含铝矿石的质量之比为5-8升/千克，所述含醇碱的溶液中碱金属的总浓度为2-6摩尔/升并且水与醇的体积之比小于1：4。
9.根据权利要求1的方法，其中，该方法还包括：将步骤a中所得的滤液作为所述含醇碱的溶液的至少一部分回用到所述溶出处理中。
10.根据权利要求9的方法，其中，该方法还包括：在所述滤液中加入固硅剂后再进行所述回用，或者直接在所述含醇碱的溶液中加入固硅剂后，再进行所述溶出处理。
11.根据权利要求1的方法，其中，步骤b中所述碱的水溶液为氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液。
12.根据权利要求1的方法，其中，步骤b中所述洗涤的条件包括：洗涤温度为40-80℃，洗涤时间为10-40分钟；以氧化物的质量计，所述碱的水溶液中碱的浓度为90-130克/升；所述碱的水溶液的体积与所述滤渣的质量之比为1.5-3升/千克。
13.根据权利要求1的方法，其中，该方法还包括：在步骤c中使用固硅剂对所述粗富铝液进行所述脱硅除杂处理，所述固硅剂为含钙的氧化物和/或氢氧化物。
14.根据权利要求10的方法，其中，所述固硅剂为含钙的氧化物和/或氢氧化物；步骤a中所述固硅剂的加入量为所述含铝矿石质量的1-5质量％。
15.根据权利要求1的方法，其中，步骤d中所述结晶处理的条件为：结晶处理的温度为30-50℃，结晶处理的时间为60-120小时，结晶处理时精富铝液中碱的浓度为70-100克/升，晶种系数为1.5-2。
16.根据权利要求1的方法，其中，将步骤d中所得的结晶母液作为步骤b中所述碱的水溶液的至少一部分回用到所述洗涤中。
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