CN108975365B - 制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用，采用拜耳法溶出铝土矿，包括：矿浆磨制，矿浆溶出，赤泥分离，粗液精制，晶种分解以及焙烧，得到氧化铝；所述矿浆溶出温度为130‑150℃；所述晶种分解的控制条件包括：所述粗液精制得到的精制液氧化铝浓度145‑175g/l，固含400‑700g/l，末温55‑65℃，时间20‑40h，种子粒度‑45μm<20％。本发明直接从氧化铝入手，从拜耳法生产流程直接生产出杂质含量低的氧化铝，作为生产高纯铝的原料。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，尤其涉及制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用。
背景技术
当前，铝已成为世界上最为广泛运用的金属之一。近几年，铝作为节能、降耗的环保资料，不论运用规模还是用量都在进一步扩展，尤其是在建筑业、交通运输业和包装业，这三大职业的铝用量通常占当年铝总销量的60％左右。
随着铝及其合金的用途逐步扩展，特别是逐步应用于航空、军事等领域后，其对铝的品质要求也越来越高。而要提高铝的品质，除了在电解工艺方面的提高外，更重要的是电解用氧化铝的品质的提高。因为影响铝合金性能的主要元素：钒、镓、钙、铅、锡、铋、锑、铍及钠等金属元素，都是从氧化铝中带入的。所以，目前生产高纯铝的企业，对氧化铝中微量金属元素含量的重视越来越高。
氧化铝可作为生产金属铝的原料，高纯铝的杂质含量比普通金属铝的要低，但目前生产高纯铝的专利中，都是以普通金属铝为原料，通过专门的杂质去除工艺，得到高纯铝，因此，最终得到的铝产品的纯度也不理想。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用，从拜耳法流程中直接生产得到杂质含量低的高品质氧化铝，将其作为生产高纯铝的原料。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用，采用拜耳法溶出铝土矿，包括：矿浆磨制，矿浆溶出，赤泥分离，粗液精制，晶种分解以及焙烧，得到氧化铝；
其中，所述矿浆溶出温度为130-150℃；所述晶种分解的控制条件包括：所述粗液精制得到的精制液氧化铝浓度为145-175g/l，固含为400-700g/l，末温为55-65℃，时间为20-40h，种子粒度-45μm<20％。
作为进一步的优选，控制精制液杂质含量为：Ga<150ppm，V<300ppm。
作为进一步的优选，控制精制液杂质含量为：V含量280ppm，Ga含量110ppm。
作为进一步的优选，所述方法还包括：将所述晶种分解的母液进行单独的除V(钒)或除Ga的处理。
作为进一步的优选，所述除V采用加晶种低温析出工艺，所述除Ga采用离子交换工艺。
作为进一步的优选，所述除V(钒)或除Ga后的母液再次进入矿浆磨制步骤中。
作为进一步的优选，所述得到的氧化铝中：Fe2O3<80ppm，Ga2O3<50ppm，MnO<5ppm，V2O5<10ppm，ZnO<5ppm。
作为进一步的优选，所述矿浆溶出温度为140℃，精制液氧化铝浓度165g/l，种子分解固含600g/l，分解时间38h，分解末温60℃，循环种子粒度-45μm占12％。
本发明的另一目的在于提供上述氧化铝的应用，将所述氧化铝作为生产高纯铝的原料。
本发明的有益效果是：本发明采用低温拜耳法溶出铝土矿，矿浆溶出温度为130-150℃，控制溶出过程各种杂质的溶出程度，以控制杂质进入拜耳法流程的量；本发明通过控制晶种分解过程的工艺条件，即对晶种分解过程中的浓度、温度、固含、粒度、时间等参数进行控制，降低杂质在晶种分解过程的析出程度；本发明还可对分解母液进行单独的除V或除Ga的处理，以控制精制液的杂质含量。本发明最终可得到杂质含量低的氧化铝，用于生产高纯铝。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例高品质氧化铝的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明通过提供制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法及其应用，从拜耳法生产流程直接生产出杂质含量低的氧化铝，并作为生产高纯铝的原料，替代了现有技术中一般采用普通金属铝为原料得到高纯铝。
为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例高品质氧化铝的制备方法，采用拜耳法溶出铝土矿，包括：矿浆磨制，矿浆溶出，赤泥分离，粗液精制，晶种分解以及焙烧，得到氧化铝；
上述矿浆磨制是将液碱，加入到铝土矿中，进行磨矿处理，得到矿浆。
上述矿浆在一定温度下溶出得到浆液，再稀释；本发明实施例采用的是130-150℃，属于低温溶出。
上述浆液稀释后进行赤泥分离，稀释的矿浆在赤泥分离沉降槽经絮凝沉降，液固分离，得到粗液和赤泥，将粗液经过滤得到滤饼和精液，实现粗液精制。
向上述得到的精液中加入种子进行晶种分解得到氢氧化铝矿浆，将氢氧化铝矿浆进行过滤、分离得到氢氧化铝和种分母液；
上述晶种分解的控制条件包括：所述粗液精制得到的精制液氧化铝浓度145-175g/l，固含400-700g/l，末温55-65℃，时间20-40h，种子粒度-45μm<20％。
晶种分解是精制液加入循环的氢氧化铝作为种子，析出氢氧化铝的过程。分解过程在多个连续的分解槽中连续进行，在首槽精制液与循环的氢氧化铝种子混合，经过一系列种分槽连续分解后在末槽出料，出料浆液过滤，滤液为分解母液，滤饼一部分作为产品，经过洗涤、焙烧后得到氧化铝产品，大部分滤饼返回作为种子。这里固含是指末槽单位体积浆液中氢氧化铝种子的重量含量，末温是指末槽的温度(分解过程温度是逐步降低的)，时间是指从首槽到末槽的时间，种子粒度是指返回作为种子的氢氧化铝的粒度，以种子中粒度小于45μm的占整个种子的重量百分比表示的。
上述氧化铝浓度宜适中控制，优选地，在160g/l左右杂质的析出是最低的，往两头都有所升高。在上述氧化铝浓度范围内，固含越高，杂质的析出程度越低；末温越高，杂质的析出程度越低；随着时间的延长，杂质的析出程度会略有升高；种子的粒度越粗，杂质的析出程度越低。本发明实施例通过同时控制上述晶种分解过程的工艺条件，能使得杂质含量低。
将上述得到的氢氧化铝经过洗涤、分离后，在高温下焙烧，例如：在1000-1100℃，得到氧化铝。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的制备方法及其应用，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
实施例1
图1为本发明实施例采用典型的拜耳法生产高品质氧化铝的制备方法的流程示意图。依次包括：矿浆磨制、矿浆溶出、浆液稀释、沉降分离、粗液精制、晶种分解、AH(氢氧化铝)过滤、洗涤及AH焙烧，得到氧化铝。
本实施例对其中的矿浆溶出的温度、精制液的浓度、晶种分解的条件进行了条件限制，增加了除V、除Ga的工艺，具体如下：
溶出温度为140℃，精制液氧化铝浓度为165g/l，种子分解固含为600g/l，分解时间为38h，分解末温为60℃，循环种子粒度-45μm 12％。一部分分解母液分流出去进行脱V及脱Ga的处理，控制精制液V含量280ppm，Ga含量110ppm，所述除V采用加晶种低温析出工艺，所述除Ga采用离子交换工艺。晶种分解后得到的氢氧化铝焙烧，焙烧得到的氧化铝Fe2O350ppm，Ga2O3 40ppm，MnO 3ppm，V2O5 4ppm，ZnO 4ppm，纯度为99.92％，可用作生产高纯铝的原料。
实施例2
本实施例工艺与实施例1类似，不同之处在于：溶出温度及种子分解制度参数，具体为：
采用低温拜耳法溶出，溶出温度130℃；
控制种子分解过程的工艺条件：精制液氧化铝浓度145g/l，固含400g/l，末温55℃，时间20h，种子粒度-45μm10％；
控制精制液杂质含量：Ga90ppm，V250ppm，对分解母液进行脱V或脱Ga的处理；所述除V(钒)或除Ga后的母液再次进入矿浆磨制步骤中。
焙烧得到的氧化铝：Fe2O3 60ppm，Ga2O3 30ppm，MnO 4ppm，V2O5 5ppm，ZnO 3ppm，纯度为99.94％。
实施例3
本实施例工艺与实施例1类似，不同之处在于：溶出温度及种子分解制度参数，具体为：
采用低温拜耳法溶出，溶出温度150℃；
控制种子分解过程的工艺条件：精制液氧化铝浓度175g/l，固含700g/l，末温65℃，时间40h，种子粒度-45μm 9％；
控制精制液杂质含量：Ga120ppm，V260ppm，对分解母液进行脱V或脱Ga的处理；
得到的氧化铝：Fe2O3 70ppm，Ga2O3 35ppm，MnO 3ppm，V2O5 6ppm，ZnO 4ppm，纯度为99.95％。
实施例4
本实施例工艺与实施例1类似，不同之处在于：溶出温度及种子分解制度参数，具体为：
采用低温拜耳法溶出，溶出温度145℃；
控制种子分解过程的工艺条件：精制液氧化铝浓度160g/l，固含500g/l，末温58℃，时间30h，种子粒度-45μm 15％；
控制精制液杂质含量：Ga 100ppm，V 270ppm，对分解母液进行脱V或脱Ga的处理；
得到的氧化铝中：Fe2O3 65ppm，Ga2O3 28ppm，MnO 4ppm，V2O5 7ppm，ZnO 3ppm，纯度为99.96％。
实施例5
本实施例工艺与实施例1类似，不同之处在于：溶出温度及种子分解制度参数，具体为：
采用低温拜耳法溶出，溶出温度160℃；
控制种子分解过程的工艺条件：精制液氧化铝浓度160g/l，固含700g/l，末温65℃，时间30h，种子粒度-45μm 15％；
控制精制液杂质含量：Ga 100ppm，V 270ppm，对分解母液进行脱V或脱Ga的处理；
得到的氧化铝中：Fe2O3 50ppm，Ga2O3 40ppm，MnO 3ppm，V2O5 4ppm，ZnO 4ppm，纯度为99.92％。
对比例1
将铝土矿原料依次进行：矿浆磨制、矿浆溶出、浆液稀释、沉降分离、粗液精制、晶种分解、AH(氢氧化铝)过滤、洗涤及AH焙烧，得到氧化铝。
本对比例对其中的矿浆溶出的温度、精制液的浓度、晶种分解的条件进行了条件限制，具体工艺如下：
溶出温度为200℃，精制液氧化铝浓度为135g/l，种子分解固含为350g/l，分解时间为28h，分解末温为40℃，循环种子粒度-45μm 20％。晶种分解后得到的氢氧化铝焙烧，焙烧得到的氧化铝杂质含量高，纯度为90.8％。不可用作生产高纯铝的原料。
对比例2
将铝土矿原料依次进行：矿浆磨制、矿浆溶出、浆液稀释、沉降分离、粗液精制、晶种分解、AH(氢氧化铝)过滤、洗涤及AH焙烧，得到氧化铝。
本对比例对其中的矿浆溶出的温度、精制液的浓度、晶种分解的条件进行了条件限制，具体工艺如下：
溶出温度为220℃，精制液氧化铝浓度为195g/l，种子分解固含为800g/l，分解时间为40h，分解末温为70℃，循环种子粒度-45μm 25％。晶种分解后得到的氢氧化铝焙烧，焙烧得到的氧化铝杂质含量高，纯度为89.5％。不可用作生产高纯铝的原料。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明采用低温拜耳法溶出铝土矿，矿浆溶出温度为130-150℃，控制溶出过程各种杂质的溶出程度，以控制杂质进入拜耳法流程的量；本发明通过控制晶种分解过程的工艺条件，即对晶种分解过程中的浓度、温度、固含、粒度、时间等参数进行控制，降低杂质在晶种分解过程的析出程度；本发明还可对分解母液进行单独的除V或除Ga的处理，以控制精制液的杂质含量。本发明最终可得到杂质含量低的氧化铝，用于生产高纯铝。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.制备高纯铝用高品质氧化铝的制备方法，采用拜耳法溶出铝土矿，包括：矿浆磨制，矿浆溶出，赤泥分离，粗液精制，晶种分解以及焙烧，得到氧化铝；其特征在于：
所述矿浆溶出温度为130-150℃；所述晶种分解的控制条件包括：所述粗液精制得到的精制液氧化铝浓度为145-175g/L，固含为400-700g/L，末温为55-65℃，时间为20-40h，种子粒度 -45μm<20%；控制精制液杂质含量为：Ga<150ppm，V<300ppm；
所述得到的氧化铝中：Fe2O3<80ppm，Ga2O3<50ppm，MnO<5ppm，V2O5<10ppm，ZnO<5ppm。
2.根据权利要求1所述氧化铝的制备方法，其特征在于：控制精制液杂质含量为： V含量280ppm，Ga含量 110ppm。
3.根据权利要求1-2任一项所述氧化铝的制备方法，其特征在于：所述方法还包括：将所述晶种分解的母液进行单独的除V或除Ga 的处理。
4.根据权利要求3所述氧化铝的制备方法，其特征在于：所述除V采用加晶种低温析出工艺，所述除Ga采用离子交换工艺。
5.根据权利要求3所述氧化铝的制备方法，其特征在于：所述除V或除Ga 后的母液再次进入矿浆磨制步骤中。
6.根据权利要求1所述氧化铝的制备方法，其特征在于：矿浆溶出温度为140℃，精制液氧化铝浓度165g/L，种子分解固含600g/L，分解时间38h，分解末温60℃，种子粒度-45μm 占12%。
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