[其他]應用拜爾法從含一水合物的鋁土礦連續生產氧化鋁的工藝

在審

• 申請號: 101985000007051
• 申請日: 1985-09-26
• 公開（公告）號: CN1004268B
• 公開（公告）日: 1989-05-24
• 發明（設計）人: 簡·利皮蒂特
• 申請（專利權）人: 皮奇尼鋁公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 全菁;吳大建

本發明涉及應用拜爾法在反應器內堿蝕鋁土礦連續生產氧化鋁的工藝。該鉛土礦主要含有一水氧化鋁和呈硅酸鋁狀態的硅。其主要目的是延緩硅一鋁酸鈉在反應器壁上結垢。主要工序如下：將鋁土礦磨碎變成氫氧化鈉溶液中之懸浮物；在９０℃到１０８℃使鋁土礦至少７５％的硅酸鋁變成不可溶性的硅一鋁酸鈉；在１６０到２３０℃通過蒸汽加熱使懸浮物溫度升高到并保持在２３０到２９０℃，以便溶解至少９０％的可萃取的氧化鋁；通過連續膨脹處理。使懸浮物恢復到大氣壓力，同時回收蒸汽。

本發明涉及應用拜爾法、在管式反應器內對鋁土礦進行堿蝕，連續生產氧化鋁的工藝，該鋁土礦主要由一水氧化鋁組成，并且還含有呈硅酸鋁（例如高嶺土）狀態的硅。

在專題文獻中廣泛敘述的拜爾法，構成了生產氧化鋁最重要的方法，通過熔融電解作用，將氧化鋁轉變成鋁。

按照這個方法，使用適當濃度的氫氧化鈉水溶液，在熱條件下處理鋁土礦石，于是使氧化鋁溶液化，并形成鋁酸鈉的過飽和溶液。

將不可化學侵蝕的礦渣（紅泥）固相分離后，用三氫氧化鋁（aluminium trihydroxide）顆粒引晶過飽和鋁酸鈉溶液，以便使三氫氧化鋁沉淀。在濃縮和補充氫氧化鋁以后，將減少了氧化鋁含量的鋁酸鈉溶液再循環到化學侵蝕段，以便恢復適于化學侵蝕鋁土礦的操作濃度。

對于精通本行技術的人員來說十分清楚，進行處理的條件，一方面必須適合于氧化鋁的水合作用程度和礦物結構，另一方面必須適合于鋁土礦中存在的雜質（尤其是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦）種類和比例。

因而，包含一水合物的鋁土礦要求在較高溫度（高于200℃）下進行化學侵蝕處理，以便快速和大量地溶解含有呈一水軟鋁石、一水硬鋁石或者可能被替代的針鐵礦形態的一水氧化鋁。

一般通過熱交換器和湍流反應器進行侵蝕處理，該熱交換器使變成苛性鈉溶液懸浮物的鋁土礦，升高到所需要的化學侵蝕溫度;在該湍流反應器內，在鋁土礦包含的大多數一水氧化鋁溶液化所需要的時間周期內，將鋁土礦懸浮物保持在該侵蝕溫度。

熱交換器通常是裝在管組的攪動蒸壓器，該管組供給熾熱蒸汽或化學侵蝕處理后鋁土礦懸浮物膨脹而產生的蒸汽，或者是由一根或幾根管道（鋁土礦懸浮物在其內流動）組成的單管或多管型熱交換器，在管形外殼中供有熱交換流體（熾熱蒸汽或膨脹蒸汽、熔融鹽、有機液體或化學侵蝕處理后仍是熾熱的懸浮物）。湍流反應器通常是可能裝有或可能不裝有加熱管組的攪動蒸壓器，或者是，在關系到管內懸浮物流速的化學侵蝕溫度時，一根長度足夠提供所需停留時間的管道。

在單管或多管型熱交換器內，或者在生產供給熱交換器的蒸汽的膨脹裝置中，通過連續膨脹步驟，或是通過媒質與需要加熱的初始鋁土礦懸浮物直接交換，將侵蝕后的懸浮物冷卻直到大氣壓力。

先有技術存在的問題如下：在使鋁土礦與苛性鈉溶液開始接觸時刻和鋁土礦從處于侵蝕溫度的管式反應器流出時刻之間，發生了不同的重要化學反應。

首先，如果鋁土礦包含一定比例的三氫氧化鋁（三水鋁石），在達到最高侵蝕溫度以前（通常在溫度達到160℃以前），鋁土礦就全部被溶液化了。

其次，硅酸鋁（通常呈高嶺土Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O形態）被溶解，然后通常在低于180℃溫度時，再以硅-鋁酸鈉（高嶺石）形態沉淀。

后者反應對于熱交換器的正常運行是麻煩的事情，因為特別是在熱交換器的內部熱交換表面上（鋁土礦懸浮物一側上），發生硅鋁酸鈉沉淀，隨著熱不良導體結垢沉積物的形成，從而將導致交換器效率的下降。

當結垢沉積物達到一定厚度時，將損失熱量，并且懸浮物流動變得困難，以致裝置必須停止運行，并使用化學方法（酸溶解）、機械方法（通過敲打裝置破碎結垢）或水壓方法（高壓射流）去除結垢。

先有技術敘述如下：

制備用于限制結垢現象的各種溶液。