CN1986410A

CN1986410A - 一种制备高浓度铝酸钠溶液的工艺

Info

Publication number: CN1986410A
Application number: CN 200510032596
Authority: CN
Inventors: 李小斌; 刘桂华; 彭志宏; 周秋生
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-06-27

Abstract

一种制备高浓度铝酸钠溶液的工艺，本发明采用较高苛性比α_k 1.7～2.4、低碳酸钠Na₂Oc 0～10g/L的调整液，加入钙比小于2的氧化铝熟料进行溶出，溶出温度80～90℃，熟料加入量在190～270g/L间，溶出时间10～50min；在溶出后的浆液中加入相当于干渣量1/10000～1/100000的絮凝剂，通过沉降分离，得到氧化铝浓度介于160～210g/L，α_k 1.4～1.6的铝酸钠溶液。本发明所得粗液中氧化铝浓度较传统方法提高50％以上，提高产能和生产率50％以上，可应用于烧结法生产氧化铝企业。

Description

一种制备高浓度铝酸钠溶液的工艺

[技术领域]

本发明属轻金属冶金氧化铝生产领域，涉及一种氧化铝熟料溶出与分离制备高浓度铝酸钠溶液的工艺。

[背景技术]

近年来我国每年进口氧化铝量均大于500万吨，氧化铝产品供需严重不平衡。而我国铝土矿具有氧化铝含量高、二氧化硅含量高、氧化铁含量低等特点，中、低品位(铝硅质量比小于8)铝土矿约占80％，适合烧结法生产氧化铝。目前烧结法的产量约占我国氧化铝总产量的40％以上，而目前烧结法湿法系统中氧化铝浓度低、二次反应较严重使得烧结法生产氧化铝的设备产能和生产率低、生产效益差。提高湿法系统中氧化铝浓度、抑制二次反应、提高熟料中氧化铝溶出率的关键技术是熟料的高浓度溶出与分离。

如1993年杨重愚主编冶金工业出版社出版的《氧化铝生产工艺学》第226-248页介绍的传统的熟料溶出与分离采用的是低苛性比、高碳酸钠调整液(在配制调整液的过程中，氢氧化铝用虚线，表示它可加，也可不加)溶出熟料，然后固液分离，获得低苛性比的粗液，为提高精制的铝酸钠溶液即精液的稳定性，粗液脱硅前需加入种分母液，来提高粗液的苛性比值(Na₂O_k/Al₂O₃分子比，记为α_k)。工艺参数是：调整液组成为α_k 1.4～1.6，Al₂O₃ 50～80g/L，Na₂O_c20～40g/L；溶出温度80℃左右，溶出时间15min左右，在溶出浆液中加入相当于干渣量0.005～0.03％的絮凝剂，沉降分离得到氧化铝浓度为90～120g/L，SiO₂浓度为3～6g/L、α_k 1.1～1.25的粗液，熟料中氧化铝、氧化钠溶出率大于90％，然后在脱硅前加种分母液调整溶液的苛性比值至α_k1.4～1.6(图1所示)。在传统的熟料溶出工艺制度下，虽然通过增加熟料加入量，可以获得高浓度铝酸钠溶液，但由于浆液中固含多、溶液粘度大而无法快速进行固液分离，使得溶出过程中二次反应加剧，熟料中氧化铝、氧化钠的溶出率明显降低，最终氧化铝和碱的损失明显。

[发明内容]

本发明旨在既能解决熟料高浓度溶出，又能顺利地实现溶出浆液固液分离，从而提高湿法系统中氧化铝浓度，从而提高产能和烧结法生产氧化铝的技术指标。

烧结法(包括混联法和纯烧结法)熟料具有疏松多孔的结构，其中氧化铝和氧化钠易于溶出，而在特定条件下β-2CaO·SiO₂具有相对的稳定性。在溶出过程中，β-2CaO·SiO₂可与碳酸钠、铝酸钠溶液发生反应，且碳酸钠浓度、氧化铝浓度升高，β-2CaO·SiO₂分解越明显。而β-2CaO·SiO₂与游离碱反应不明显。本发明利用β-2CaO·SiO₂的反应特性，采用的技术方案是：

采用较高苛性比、低碳酸钠的调整液进行熟料溶出，调整液由赤泥洗液和种分母液、苛性碱或氢氧化铝洗液配制而成；加入絮凝剂，通过沉降分离的方式实现高浓度下溶出浆液的固液分离。

熟料溶出的工艺条件：

a)调整液成份为α_k 1.7～2.4，Al₂O₃ 70～130g/L，Na₂Oc 0～10g/L；

b)熟料添加量控制在190～270g/L；

c)溶出温度80～90℃；

d)溶出时间10～50min。

溶出后浆液中各组份浓度高，固含也高，需加入絮凝剂使固相以大絮团的形式沉降分离。沉降分离的工艺条件是：

a)沉降分离温度80～100℃；

b)加入聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚丙烯酸钠或羟肟类等合成的絮凝剂，或加入麦麸、淀粉等天然的絮凝剂，或加入天然絮凝剂与合成絮凝剂的混合物，加入的聚丙烯酰钠絮凝剂分子量最好大于300万或以聚丙烯酰钠絮凝剂为主的混和物，加入量为干渣量的1/10000～1/100000；

在上述条件下沉降，10min沉速大于1m/h，沉降60min后底流压缩液固比在4左右，粗液中浮游物的浓度小于5g/L，最后对粗液进行脱硅，粗液脱硅前不需要加入种分母液调节溶液苛性比值。

采用上述技术方案，熟料中氧化铝溶出率为90％～94％，氧化钠溶出率为92％～97％，得到的粗液中氧化铝浓度为160～210g/L，SiO₂浓度为2～8g/L，α_k在1.4～1.6间，粗液在脱硅前不加入种分母液。本发明不需要增加设备的条件下，通过改变工艺参数，不仅能够制备出高浓度铝酸钠溶液，而且通过加入聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚丙烯酸钠或羟肟类絮凝剂，保证高浓度下溶出浆液的快速固液分离，从而保证熟料中氧化铝、氧化钠的高溶出率，使粗液中氧化铝浓度由90～120g/L提高到160～210g/L，提高了烧结法湿法系统的产能50％以上，降低了生产成本。为以烧结法处理铝土矿提供一处新的工艺。

[附图说明]

图1为传统烧结法熟料溶出与分离工艺流程示意图；

图2为本发明熟料溶出与分离工艺流程示意图。

[具体实施方式]

实施方式1

采用如图2所示的工艺流程。以Al₂O₃含量为38.10％的熟料为原料，加入量为210g/L，调整液成份为：α_k 1.94，Al₂O₃ 87.11g/L，Na₂Oc6.2g/L，溶出温度为80℃，溶出时间为15min，溶出液中Al₂O₃ 160.12g/L，Na₂O_k155.73 g/L，α_k1.60，SiO₂ 3.51g/L；熟料中氧化铝溶出率为92.02％，氧化钠溶出率为95.76％，在90℃温度下进行沉降分离，加入聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠絮凝剂，絮凝剂的加入量为干赤泥量的十万分之五，10min沉速分别为1.48m/h，60min底流压缩液固比分别为3.01。

实施方式2

采用如图2所示的工艺流程。以Al₂O₃含量为36.90％的熟料为原料，加入量为190g/L，调整液成份为：α_k 1.80，Al₂O₃ 106.17g/L，Na₂Oc 3.3g/L，溶出温度为90℃，溶出时间为10min，溶出液中Al₂O₃ 170.78g/L，Na₂O_k 160.51g/L，α_k1.55，SiO₂ 2.47g/L；熟料中氧化铝溶出率为92.15％，氧化钠溶出率为96.34％，在90℃温度下进行沉降分离，加入聚丙烯酰钠絮凝剂，絮凝剂的加入量为干赤泥量的万分之一，10min沉速分别为1.27m/h，60min底流压缩液固比分别为3.56，粗液中浮游物浓度2.4g/L。

实施方式3

工艺流程如图2所示。以Al₂O₃含量为38.10％的熟料为原料，加入量为270g/L，调整液成份为：α _k 2.36，Al₂O₃ 77.27g/L，Na₂Oc 6.2g/L，溶出温度为80℃，溶出时间为20min，溶出液中Al₂O₃ 174.29g/L，Na₂O_k 173.19g/L，α_k1.64，SiO₂ 6.37g/L；熟料中氧化铝溶出率为90.09％，氧化钠溶出率为93.04％，在100℃温度下进行沉降分离，加入聚丙烯酰钠和聚丙烯酰胺絮凝剂，絮凝剂的加入量为干赤泥量的十万分之八，10min沉速分别为1.19m/h，60min底流压缩液固比分别为4.31，粗液中浮游物浓度4.78g/L。

实施方式4

采用如图2所示的工艺流程。以Al₂O₃含量为36.90％的熟料为原料，加入量为210g/L，调整液成份为：α_k 1.70，Al₂O₃ 101.44g/L，Na₂Oc 9.2g/L，溶出温度为80℃，溶出时间为50min，溶出液中Al₂O₃ 174.41g/L，Na₂O_k 153.79g/L，α_k1.44，SiO₂ 3.29g/L；熟料中氧化铝溶出率为92.08％，氧化钠溶出率为94.79％，在85℃温度下进行沉降分离，加入聚丙烯酰钠絮凝剂，絮凝剂的加入量为干赤泥量的十万分之五，10min沉速分别为1.03m/h，60min底流压缩液固比分别为4.12，粗液中浮游物浓度3.27g/L。

实施方式5

采用如图2所示的工艺流程。以Al₂O₃含量为38.10％的熟料为原料，加入量为230g/L，调整液成份为：α_k 1.83，Al₂O₃ 127.44g/L，Na₂Oc 5.2g/L，溶出温度为80℃，溶出时间为15min，溶出液中Al₂O₃ 207.0g/L，Na₂O_k 188.79g/L，α_k1.57，SiO₂ 4.29g/L；熟料中氧化铝溶出率为90.78％，氧化钠溶出率为95.49％，在95℃温度下进行沉降分离，加入聚丙烯酰钠和羟肟类絮凝剂，絮凝剂的加入量为干赤泥量的十万分之五，10min沉速分别为1.28m/h，60min底流压缩液固比分别为3.89。

Claims

1.一种制备高浓度铝酸钠溶液的工艺，其特征在于：采用苛性比α_k为1.7～2.4、碳酸钠Na₂Oc浓度为0～10g/L的调整液溶出钙比小于2、Al₂O₃32％～40％的氧化铝熟料；加入絮凝剂后沉降分离获得高浓度氧化铝的粗液，最后对粗液进行脱硅；熟料溶出与分离的工艺参数如下：

a)调整液Al₂O₃浓度为70～130g/L；

b)熟料加入量为190～270g/L；

c)溶出温度80～90℃；

d)溶出时间10～50min；

e)絮凝剂加入量为干渣量的1/10000～1/100000；

f)溶出浆液在80～100℃温度下沉降分离。

2.根据权利要求1所述的制备高浓度铝酸钠溶液工艺，其特征在于：所述的调整液由赤泥洗液和种分母液、苛性碱或氢氧化铝洗液配制而成。

3.根据权利1所述的制备高浓度铝酸钠溶液工艺，其特征在于：加入的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酰钠、聚丙烯酸钠或羟肟类合成的絮凝剂，或加入麦麸、淀粉天然絮凝剂，或天然絮凝剂与合成絮凝剂的混合物。

4.根据权利1所述的制备高浓度铝酸钠溶液工艺，其特征在于：熟料溶出后粗液组成为：Al₂O₃ 160～200g/L，α_k1.4～1.6，SiO₂ 2～8g/L，且粗液脱硅前不需要加入种分母液调节溶液苛性比值。

5.根据权利要求3所述的制备高浓度铝酸钠溶液工艺，其特征在于：加入的聚丙烯酰钠絮凝剂分子量大于300万。