CN108862340A - 一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法，涉及一种拜耳法生产氧化铝工艺的改进。其特征在于其主要工艺过程：1）用循环母液溶出铝土矿；2）用阳离子膜扩散渗析分离器处理拜耳种分蒸发母液得到低α_k铝酸钠溶液和高α_k铝酸钠液，所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序进行再次晶种分解；3）用步骤2）所述高α_k铝酸钠溶液、补充的液碱、石灰和拜耳赤泥滤饼混合制备碱赤泥浆，所述碱赤泥浆在高温下经过浸出处理后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液。该方法适用于处理A/S 2.50～7.00的中低品位铝土矿生产氧化铝，具有生产过程效率高和矿耗低、碱耗低的优点，外排的高温浸出残渣的A/S0.50～0.90，N/S≤0.15，种分过程总体分解率≥68%。

Description

一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法

技术领域

本发明属于氧化铝生产工艺技术领域，具体涉及一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法。

背景技术

2017年我国已查明铝土矿储量约为10亿吨，但其中绝大部分是A/S不超过5.0的低品位铝土矿。近年随着我国氧化铝工业的快速发展，铝土矿供应日益紧张，一些企业的供矿A/S已经降低到5.0以下。铝土矿品位的下降，将对氧化铝生产过程造成以下后果：因循环效率、产出率和能量效率降低而使产量下降、能耗升高；品位下降导致单位产量的矿耗和外排赤泥量增多，加上产量快速增加，给环境保护造成了很大压力；而且脱硅需要的碱量和石灰量的增加将导致各种物耗急剧增加。因此，各项技术经济指标将明显恶化，成本大幅升高、节能减排的压力明显增大。因此，除了开发利用海外优质铝土矿资源，开发研究中低品位铝土矿经济高效生产氧化铝新工艺技术也是我国氧化铝工业实现稳定、可持续发展的关键所在。

围绕如何开发利用我国的中低品位铝土矿资源，已经研究开发了多项工艺技术。当前已经产业化应用的技术主要有串联法和选矿拜耳法。串联法工艺处理低品位铝土矿生产氧化铝具有对各种铝土矿加工处理适应性好、氧化铝回收率高、碱耗低等优点，但其缺点也相对突出，主要表现在能耗高、流程复杂及生产组织协调难度大等。选矿拜耳法是一种经济利用低品位铝土矿的方法，该方法已经实现了产业化应用，取得了较好的经济效益，但随着铝土矿A/S降低到4.0以下，选矿过程的氧化铝回收率明显降低，从而导致选矿拜耳法的矿耗升高，经济性会随之发生变化。

专利CN100532262C提出了一种中低品位铝土矿生产氧化铝的方法，其工艺过程如下：铝硅比A/S为3～9的铝土矿，用脱铝渣代替石灰作溶出添加剂，在现有的拜耳法工业溶出条件下溶出，溶出液α_k为1.35～1.60，赤泥铝硅比A/S为1.0～1.6，钠硅比N/S为0.35～0.65；拜耳赤泥湿法处理所用碱液的苛性碱浓度N_k为30～260g/L，总石灰添加量控制在钙硅比C/S为0.5～2.5，温度为200～300℃，时间5～150min，处理赤泥得到的溶出液α_k≥6.00，拜耳赤泥湿法处理的主要目的是回收赤泥中的氧化钠；拜耳赤泥湿法处理的溶出液一小部分反向洗涤赤泥后送拜耳法系统补碱，大部分溶出液添加石灰脱铝后得到拜耳法赤泥湿法处理用碱液，循环处理拜耳溶出赤泥。该专利技术提出了全湿法过程处理中低品位铝土矿生产氧化铝的技术路线，然而该技术没有从根本上解决低品位铝土矿拜耳法生产氧化铝过程效率降低的难题；此外，为了得到拜耳赤泥湿法处理工序所用的高α_k碱液，需要增加专门的脱铝工序和脱铝渣过滤工序，导致工艺流程复杂：在赤泥溶出液中添加石灰沉淀脱除其中的氧化铝；过滤分离脱铝过程产生的脱铝渣得到脱铝渣和高α_k碱液，所述脱铝渣送拜耳溶出配料工序，所述高a_k碱液循环溶出处理拜耳赤泥。

此外，目前国内外的拜耳法氧化铝厂普遍存在着分解时间长、分解率低等问题，通常情况下种分分解率在50％左右，这就意味着在拜耳法氧化铝生产过程中有一半左右的氧化铝在液相中作无效的循环，液相中无效循环的氢氧化铝会造成占用设备多、投资大、动力消耗大等问题，给拜耳法氧化铝生产过程的节能降本造成障碍。种分过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，分解率的高低直接影响到拜耳法系统的循环效率、系统的产能和产量。因此，如何强化种分过程，大幅度提高种分分解率，对提高拜耳法过程循环效率进而获取更好的经济效益具有重要意义。

为了提高分解率，除了更好的控制分解过程工艺制度，也有大量通过其他途径来强化种分过程的研究报道。如采用添加活性晶种、以及电场、磁场和微波等外场干扰等手段，但都没有取得相应的效果。

专利CN105836771B提出了一种提高拜耳法种分分解率和循环效率的方法：将温度40～50℃的蒸发母液与温度40～50℃的蒸发回水按流量比1:1～1.2的配比关系流入阳离子膜扩散渗析器，经过逆流扩散渗析分离处理后得到回收液和残液；所述回收液的苛性碱浓度N_k为110～140g/L，Al₂O₃10～25g/L；所述残液的苛性碱浓度N_k为45～60g/L，Al₂O₃ 45～60g/L。将所述残液送拜耳法分解工序进行分解，所述回收液送蒸发工序。在精料液分解浓度、温度等各参数不变的前提下，可使一次母液循环进入晶种分解的精料液量增加7％左右，母液一次循环分解率可提高7个左右百分点，达到57％～62％；回收碱与未经处理的母液混合后，可使蒸发母液的α_k值提高至3.5～4.4，碱循环效率提高20％左右。

专利CN107585781A提出了一种提高拜耳法生产氧化铝过程效率的方法：将降温至30～70℃拜耳法分解母液或蒸发母液和扩散液通入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理，得到α_k为1.50～2.00的低α_k铝酸钠溶液和α_k＞6.00的高α_k铝酸钠溶液；所述扩散液为水或N_k 1～30g/L、α_k＞2.50的铝酸钠溶液。将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法分解工序进行分解，将所述高α_k铝酸钠溶液送拜耳法蒸发工序。采用该技术处理拜耳法分解母液或蒸发母液，不仅能使拜耳法的总分解率提高到68％以上，还将使循环母液α_k比提高至4.40以上，拜耳法循环效率增加幅度超过35％，有效提高了生产的经济效益。该技术与专利CN105836771B相比有了较为明显的技术进步，如：除分解母液外，蒸发母液也可以用阳离子膜扩散渗析分离器进行处理，且分解母液或蒸发母液的进料温度可以提高到50℃以上，甚至可以达到70℃；拜耳法种分分解率可以达到68％以上，但是该技术无法解决中低品铝土矿拜耳法生产氧化时碱耗高的技术难题。

发明内容

本发明的目的就是针对拜耳法过程效率低和中低品铝土矿生产氧化铝过程碱耗高的技术难题，提供一种能有效降低中低品位铝土矿生产氧化铝过程碱耗和大幅提高拜耳法生产氧化铝过程效率的新工艺技术。本发明是通过以下技术方案实现的。

1)用N_k180～280g/L、α_k＞5.10循环母液溶出铝土矿得到溶出浆液；

2)将所述溶出浆液依次进行稀释、沉降分离洗涤和精滤处理得到拜耳法精液，所述拜耳法精液经过晶种分解过程及固液分离处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；

3)将所述分解母液进行蒸发浓缩得到蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到N_k(溶液中苛性碱浓度，以g/L Na₂O表示，下同)＞50g/L、α_k(铝酸钠溶液中苛性碱Na₂O与氧化铝Al₂O₃的摩尔比，下同)＜2.00的低α_k铝酸钠溶液和N_k为80～260g/L、α_k＞4.80的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与所述拜耳法精液混合后进行晶种分解；

4)将步骤1所述溶出浆液稀释、沉降分离产生的拜耳赤泥进行洗涤和过滤处理得到拜耳赤泥滤饼；

5)将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高α_k铝酸钠溶液和补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO₂摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，浸出时间20～120min下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液；

6)将所述赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。

进一步的，步骤1中，所述循环母液为苛性碱浓度N_k为180～280g/L、α_k＞5.10的溶液，所述溶出浆液液相α_k为1.37～1.50，拜耳法溶出的石灰添加量6～12％(石灰与矿石的质量比值)，溶出温度250～280℃，溶出时间20～120min，溶出赤泥的铝硅比A/S为1.00～1.20，溶出赤泥钠硅比N/S为0.30～0.60；

进一步的，步骤2中，所述拜耳法精液的α_k为1.42～1.55。

进一步的，步骤3中，所述蒸发母液的N_k为140～320g/L，所述蒸发母液进入所述阳离子膜扩散渗析分离器的流量相对于膜面积为1.00～3.40L/m²·h；所述接收液进入所述阳离子膜扩散渗析器时的流量为所述蒸发母液的1.0～2.0倍。

进一步的，步骤3中，所述接收液是苛性碱浓度N_k≤90g/L的氢氧化铝洗液、水、或者步骤6)产生的苛性碱浓度N_k≤30g/L的赤泥高温浸出残渣的洗液。

进一步的，步骤5中，所述赤泥高温浸出浆液液相α_k＞5.10。

进一步的，步骤6中，所述赤泥高温浸出残渣的铝硅比A/S0.50～0.90，钠硅比N/S≤0.15，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场。

进一步的，该方法用于处理铝硅比A/S 2.50～7.00的铝土矿。

进一步的，所述拜耳法晶种分解过程的总体分解率≥68％。

本发明的有益技术效果：

本发明提出的技术利用阳离子膜扩散渗析分离技术对拜耳法蒸发母液进行分离处理得到α_k＞4.80的高α_k铝酸钠溶液和α_k＜2.00的低α_k铝酸钠溶液；将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序再次进行晶种分解，从而使拜耳法种分过程的总体分解率从50％左右提高到68％以上；本发明提出的技术可以使得拜耳法循环母液的α_k从3.00左右提高到大于5.10，使得拜耳法溶出过程配矿量增加20％以上。拜耳法种分过程总体分解率的提高和拜耳法溶出过程配矿量的增加显著提高了拜耳法过程的效率。

本发明提出的技术通过增加拜耳赤泥高温浸出工序，将所述的利用阳离子膜扩散渗析分离技术得到的高α_k铝酸钠溶液补碱后用于高温浸出处理拜耳赤泥，可以使得中低品位铝土矿生产氧化铝的外排赤泥的铝硅比A/S从1.00～1.25降低到0.50～0.90，钠硅比N/S从0.30～0.60降低到≤0.15。外排赤泥铝硅比和钠硅比的大幅度降低使得氧化铝生产过程的矿耗和碱耗显著下降。

综上所述，采用本发明技术处理中低品位铝土矿生产氧化铝具有过程效率高和碱耗低、矿耗低的优点。

附图说明

图1为一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明是通过以下技术方案实现的。

1)用苛性碱浓度N_k为180～280g/L、α_k＞5.10的循环母液溶出铝土矿得到溶出浆液，溶出过程石灰添加量6～12％，溶出温度250～280℃，溶出时间20～120min，溶出液α_k为1.37～1.50，溶出赤泥铝硅比A/S为1.00～1.20，溶出赤泥钠硅比N/S为0.30～0.60；

2)将步骤1产生的溶出浆液依次进行稀释、沉降分离洗涤和精滤处理得到α_k为1.42～1.55的拜耳法精液，所述拜耳法精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；

3)将步骤2所述的分解母液进行蒸发浓缩得到N_k为140～320g/L的蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到N_k＞50g/L、α_k＜2.00的低α_k铝酸钠溶液和N_k为80～260g/L、α_k＞4.80的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与拜耳法精液混合后进行晶种分解；

4)将步骤2所述溶出浆液稀释沉降分离产生的拜耳赤泥在常规拜耳赤泥反向洗涤流程中进行洗涤和过滤处理得到拜耳赤泥滤饼；

5)将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高α_k铝酸钠溶液及补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO₂摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，浸出时间20～120min条件下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出浆液α_k＞5.10；

6)将步骤5)得到的赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，赤泥高温浸出残渣的铝硅比A/S0.50～0.90，钠硅比N/S≤0.15，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场；所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。

进一步的，步骤3)所述蒸发母液进入所述阳离子膜扩散渗析分离器的流量相对于膜面积为1.00～3.40L/m²·h；所述接收液进入所述阳离子膜扩散渗析器时的流量为所述蒸发母液的1.0～2.0倍。

进一步的，步骤3)所述接收液是苛性碱浓度N_k≤90g/L的氢氧化铝洗液、水、或者步骤6)产生的苛性碱浓度N_k≤30g/L的赤泥高温浸出残渣的洗液。

进一步的，该方法用于处理A/S 2.50～7.00的铝土矿。

进一步的，所述拜耳法晶种分解过程的总体分解率≥68％。

下面结合实例对本发明做进一步的说明。

实施例1

铝土矿1中的Al₂O₃含量为61.58％，SiO₂含量为12.89％，Fe₂O₃含量为4.85％，A/S为4.77，用苛性碱浓度N_k为280g/L、α_k5.90的循环母液溶出铝土矿1得到溶出浆液，溶出液α_k为1.42，石灰添加量6％，溶出温度250℃，溶出时间120min，溶出赤泥A/S为1.01，溶出赤泥N/S为0.60。所述溶出浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.47的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩后可得到N_k 320g/L、α_k为2.99的蒸发母液，所述蒸发母液以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用N_k 90g/L、α_k 3.00的氢氧化铝洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和氢氧化铝洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k125g/L、α_k1.79的低α_k铝酸钠溶液和N_k 260g/L、α_k5.44的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.50补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 5.90，浸出时间120min，赤泥高温浸出残渣的A/S0.90，N/S 0.15。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经补充液碱后调整苛性碱浓度后得到N_k 280g/L、α_k5.90的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例2

铝土矿1中的Al₂O₃含量为61.58％，SiO₂含量为12.89％，Fe₂O₃含量为4.85％，A/S为4.77，用苛性碱浓度N_k为275g/L、α_k 5.19的循环母液溶出铝土矿1得到溶出浆液，溶出液α_k为1.42，石灰添加量10％，溶出温度280℃，溶出时间20min，溶出赤泥A/S为1.10，溶出赤泥N/S为0.45。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.47的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 320g/L、α_k为2.99的蒸发母液，所述蒸发母液以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，N_k 90g/L、α_k 3.00的氢氧化铝洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以3.6L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和氢氧化铝洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 99g/L、α_k 1.60的低α_k铝酸钠溶液和N_k240g/L、α_k4.82的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k碱液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合，按照总CaO/SiO₂摩尔比2.00补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度270℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k5.19，浸出时间20min，赤高温浸出残渣的A/S0.90，N/S0.12。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后得到N_k 275g/L、α_k5.19的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例3

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 9.55的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.42，石灰添加量12％，溶出温度270℃，溶出时间50min，溶出赤泥A/S为1.20，溶出赤泥N/S为0.30。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.47的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 140g/L、α_k为3.02的蒸发母液，所述蒸发母液以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器；用水作接收液，水与所述蒸发母液逆流以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和水流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 52g/L、α_k1.80的低α_k铝酸钠溶液和N_k 86g/L、α_k 35.31的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合，按照总CaO/SiO₂摩尔比2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行高温浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k8.00，浸出时间120min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.65，N/S 0.03。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后得到N_k 180g/L、α_k9.55的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例4

铝土矿1中的Al₂O₃含量为61.58％，SiO₂含量为12.89％，Fe₂O₃含量为4.85％，A/S为4.77，用苛性碱浓度N_k为200g/L、α_k 12.60的循环母液溶出铝土矿1得到溶出浆液，溶出液α_k为1.45，石灰添加量8％，溶出温度250℃，溶出时间120min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.45。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.50的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 230g/L、α_k为3.08的蒸发母液，所述蒸发母液以3.40L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器；用N_k 30g/L的赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以4.16L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k88g/L、α_k 1.77的低α_k铝酸钠溶液和N_k 172g/L、α_k 40.47的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.75补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k12.60，浸出时间45min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.75，N/S 0.10。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后得到N_k 200g/L、α_k 12.60的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例5

铝土矿1中的Al₂O₃含量为61.58％，SiO₂含量为12.89％，Fe₂O₃含量为4.85％，A/S为4.77，用苛性碱浓度N_k为215g/L、α_k 12.80的循环母液溶出铝土矿1得到溶出浆液，溶出液α_k为1.45，石灰添加量8％，溶出温度250℃，溶出时间120min，溶出赤泥A/S为1.01，溶出赤泥N/S为0.45。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.50的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 230g/L、α_k为3.08的蒸发母液，所述蒸发母液以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用Nk 20g/L赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以3.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k67g/L、α_k 1.52的低α_k铝酸钠溶液和N_k 175g/L、α_k 39.16的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合后，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.55补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度270℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 12.80，浸出时间45min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.80，N/S 0.15。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经补充液碱后调整苛性碱浓度后得到Nk215g/L、α_k 12.80的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例6

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 12.05的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.50，石灰添加量10％，溶出温度280℃，溶出时间45min，溶出赤泥A/S为1.10，溶出赤泥N/S为0.32。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.55的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 160g/L、α_k为3.09的蒸发母液，所述蒸发母液以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用N_k 10g/L赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以2.00L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 65g/L、α_k 1.83的低α_k铝酸钠溶液和N_k 132g/L、α_k 38.38的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合后，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.50补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 12.05，浸出时间90min，赤泥高温浸出残渣的A/S0.50，N/S 0.07。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后得到N_k 180g/L、α_k 12.05的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例7

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 11.13的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.37，石灰添加量6％，溶出温度270℃，溶出时间90min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.57。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.42的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 179g/L、α_k为3.05的蒸发母液，所述蒸发母液以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用N_k 10g/L的赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以2.30L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器,所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 52g/L、α_k 1.59的低α_k铝酸钠溶液和N_k 112g/L、α_k 36.39的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合后，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.80补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 11.13，浸出时间50min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.61，N/S 0.06。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后得到N_k 180g/L、α_k 11.13的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

实施例8

铝土矿3中的Al₂O₃含量为64.35％，SiO₂含量为9.39％，Fe₂O₃含量为9.65％，A/S为6.85，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 10.32的循环母液溶出铝土矿3得到溶出浆液，溶出液α_k为1.39，石灰添加量7％，溶出温度270℃，溶出时间75min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.55。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.42的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 190g/L、α_k为2.95的蒸发母液，所述蒸发母液以1.60L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用N_k 10g/L的赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以2.40L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器,所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 58g/L、α_k 1.55的低α_k铝酸钠溶液和N_k 117g/L、α_k 33.39的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合后，按照总CaO/SiO₂摩尔比1.80补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 10.32，浸出时间50min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.75，N/S 0.08。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、反向洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩、后得到N_k 180g/L、α_k 10.32的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

对比例

为了进一步说明本发明提出的技术相对于现有技术改进效果，现对处理铝土矿2生产氧化铝的效果进行如下的对比分析。

1)、现有技术处理铝土矿2生产氧化铝的技术条件及实施过程

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58。用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 3.05的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.37，用脱铝渣代替石灰作溶出添加剂，脱铝渣的添加量按CaO计占矿石总量6％加入，溶出温度270℃，溶出时间90min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.57。溶出浆液经过液固分离和精制处理处理后得到拜耳法精液和拜耳法赤泥，所述拜耳精液的α_k为1.42。所述精液在常规的晶种分解条件下进行分解后，分解母液的α_k为3.04，拜耳法过程的分解率为53.3％，所述分解母液经过蒸发得到拜耳法循环母液，所述拜耳法循环母液用于溶出铝土矿。所述拜耳法赤泥中按照CaO/SiO₂摩尔比1.80加入石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k12.13，浸出时间50min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.60，N/S 0.07。将所述拜耳赤泥高温浸出浆液进行分离洗涤后得到拜耳赤泥高温浸出残渣和拜耳赤泥高温浸出液。在拜耳赤泥高温浸出液中按照CaO/Al₂O₃摩尔比3.10加入石灰使溶液中的氧化铝生成脱铝渣，得到脱铝渣浆液，将所述脱铝渣浆液进行固液分离后得到α_k 50.08的高α_k循环碱液和脱铝渣滤饼，所述高α_k循环碱液用于高温浸出处理下一批拜耳赤泥，所述脱铝渣滤饼送拜耳溶出工序代替石灰作溶出添加剂，脱铝渣中的附液补充拜耳法生产氧化铝过程碱的损耗。

2)、现有技术处理铝土矿2生产氧化铝的技术条件及实施过程

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 5.90的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.37，用脱铝渣代替石灰作溶出添加剂，脱铝渣的添加量按CaO计占矿石总量10％加入，溶出温度270℃，溶出时间90min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.37。溶出浆液经过液固分离和精制处理后得到拜耳法精液和拜耳法赤泥，所述拜耳精液的α_k为1.42。所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和α_k为3.04分解母液。所述分解母液进行蒸发浓缩可得到N_k 179g/L、α_k为3.04的蒸发母液，所述蒸发母液以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用水作接收液，其与所述蒸发母液逆流以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 52g/L、α_k 1.59的低α_k铝酸钠溶液和N_k 107g/L、α_k 30.77的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解，所述高α_k铝酸钠溶液与分解母液混合、蒸发后可得到N_k180g/L、α_k5.90的拜耳法循环母液。

3)、采用本发明提出的技术处理铝土矿2生产氧化铝的技术条件及实施过程

铝土矿2中的Al₂O₃含量为43.58％，SiO₂含量为16.89％，Fe₂O₃含量为9.85％，A/S为2.58，用苛性碱浓度N_k为180g/L、α_k 11.13的循环母液溶出铝土矿2得到溶出浆液，溶出液α_k为1.37，石灰添加量6％，溶出温度270℃，溶出时间60min，溶出赤泥A/S为1.02，溶出赤泥N/S为0.56。赤泥浆液依次进行稀释沉降分离和精滤处理得到α_k为1.42的拜耳法精液，所述精液在常规拜耳法种分条件下经过晶种分解过程、固液分离等处理过程得到分解产品氢氧化铝和α_k为3.04的分解母液。所述母液进行蒸发浓缩可得到N_k 179g/L、α_k为3.04的蒸发母液，所述蒸发母液以1.50L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器，用N_k 10g/L的赤泥高温浸出残渣洗液作接收液，其与所述蒸发母液逆流以2.30L/m²·h的流速进入阳离子膜扩散渗析分离器,所述蒸发母液和赤泥高温浸出残渣洗液流经阳离子膜扩散渗析分离器后分别得到N_k 52g/L、α_k 1.59的低α_k铝酸钠溶液和N_k 112g/L、α_k 36.39的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法种分工序与拜耳法精液混合后进行晶种分解。将所述高α_k铝酸钠溶液、液碱和拜耳赤泥混合后，按照CaO/SiO₂摩尔比1.80补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度260℃下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液，浸出液α_k 11.13，浸出时间50min，赤泥高温浸出残渣的A/S 0.61，N/S 0.06。将所述赤泥高温浸出浆液进行沉降分离、洗涤及过滤处理后可得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩、补充液碱后得到N_k 180g/L、α_k11.13的循环母液，所述循环母液送拜耳法溶出工序用于溶出下一批铝土矿。

在上述技术条件下，现有技术1、现有技术2及本发明提出的技术处理铝土矿2生产氧化铝的主要技术指标对比见下表1。

表1不同技术处理铝土矿2的技术指标对比

从表1可以看出，本发明提出的技术处理铝土矿2生产氧化铝的效果与现有技术1相比，总体分解率比后者高了20.8％，而且拜耳溶出配矿固含明显升高；本发明提出的技术处理铝土矿2生产氧化铝的效果与现有技术2相比，拜耳溶出配矿固含较后者提高了61g/L，矿耗降低了805kg/t-Al₂O₃，碱耗降低了269kg/t-Al₂O₃。综上所述，本发明提出的技术具有过程效率高、碱耗低和矿耗低的优点。

除此之外，本发明提出的技术在高温浸出赤泥时，通过膜分离得到高α_k碱液，省去了赤泥高温浸出液添加石灰脱铝脱铝及脱铝脱铝渣过滤工序，简化了拜耳赤泥浸出过程的工艺流程。

以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种系统提高中低品位铝土矿拜耳法过程效率的方法，其特征在于其工艺过程如下：

1）用苛性碱浓度N_k为180～280g/L、α_k＞5.10的循环母液并添加石灰溶出铝土矿，得到溶出浆液；

2）将所述溶出浆液进行处理得到拜耳法精液，所述拜耳法精液经过晶种分解过程、固液分离处理过程得到产品氢氧化铝和分解母液；

3）将所述分解母液进行蒸发浓缩得到蒸发母液，将所述蒸发母液和接收液分别送入阳离子膜扩散渗析分离器进行分离处理得到N_k＞50g/L、α_k＜2.00的低α_k铝酸钠溶液和N_k为80～260g/L、α_k＞4.80的高α_k铝酸钠溶液，将所述低α_k铝酸钠溶液送拜耳法晶种分解过程与所述拜耳法精液混合后进行晶种分解；

4）将步骤1所述溶出浆液进行处理产生的拜耳赤泥再进一步处理得到拜耳赤泥滤饼；

5）将步骤4得到的拜耳赤泥滤饼、步骤3得到的高α_k铝酸钠溶液和补充的液碱混合后，按照总CaO量为CaO/SiO₂摩尔比1.50～2.40补加石灰混合制备碱赤泥浆，将所述碱赤泥浆在温度240～270℃，时间20～120min条件下进行浸出得到赤泥高温浸出浆液；

6）将所述赤泥高温浸出浆液进行分离和洗涤后得到赤泥高温浸出残渣和赤泥高温浸出液，所述赤泥高温浸出液经蒸发浓缩后作为循环母液，所述循环母液即为步骤1中的循环母液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中，所述溶出浆液α_k为1.37～1.50。

3.根据权利要求2所述的方法，所述步骤1中石灰添加量6～12%。

4.根据权利要求3所述的方法，所述步骤1中溶出铝土矿的溶出温度250～280℃，溶出时间20～120min，溶出浆液中赤泥的铝硅比A/S为1.00～1.20，赤泥钠硅比N/S为0.30～0.60。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中，所述拜耳法精液的α_k为1.42～1.55。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3中，所述蒸发母液的N_k为140～320g/L，所述蒸发母液进入所述阳离子膜扩散渗析分离器的流量相对于膜面积为1.00～3.40L/m²·h；所述接收液进入所述阳离子膜扩散渗析器时的流量为所述蒸发母液的1.0～2.0倍。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3中，所述接收液是苛性碱浓度N_k≤90g/L的氢氧化铝洗液、水、或者步骤6）产生的苛性碱浓度N_k≤30g/L的赤泥高温浸出残渣的洗液。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5中，所述碱赤泥浆在温度240～270℃，浸出时间20～120min条件下进行浸出，高温浸出浆液α_k＞5.10。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6中，所述赤泥高温浸出残渣的铝硅比A/S0.50～0.90，钠硅比N/S≤0.15，所述赤泥高温浸出残渣经洗涤后外排至赤泥堆场。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法用于处理铝硅比A/S 2.50～7.00的铝土矿。