[發明專利]一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法

無效

• 申請號: 201310130769.0
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN104108735A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 張亦飛;馬青霞;曹紹濤;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01F7/06
• 分類號: C01F7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋁土礦的處理領域，特別涉及一種利用KOH溶液處理中低品位的一水硬鋁石型鋁土礦生產氧化鋁的方法。?

背景技術

鋁土礦是煉鋁的主要原料。我國98%的鋁土礦是難溶的一水硬鋁石型，具有高鋁、高硅的特點，以中低品位礦為主。隨著我國鋁工業的快速發展，國內鋁土礦資源缺口越來越大，從海外進口大量高品位鋁土礦，因此，迫切需要開發和完善國內中低品位鋁土礦的生產方法。?

目前，工業上生產氧化鋁的方法主要是堿法工藝，包括拜耳法、燒結法和拜耳-燒結聯合法。燒結法生產工藝復雜，能耗高，成本高，產品質量不穩定；聯合法氧化鋁回收率高，堿耗低，但兩個系統的平衡和整個生產的均衡穩定存在困難，且投資巨大，整體能耗高。全世界90%以上的氧化鋁是用拜耳法生產的。拜耳法在處理易溶出的三水鋁石型鋁土礦時，經濟效果突出；但在處理難溶的一水硬鋁石型鋁土礦時，需要235～280℃、3.5～6.0Mpa的高溫高壓操作條件，對設備要求高，投資大。基于處理中低品位鋁土礦而開發的改進拜耳法，包括石灰-拜耳法和選礦-拜耳法。石灰-拜耳法的礦石用量大，石灰添加量大使得赤泥量大，能耗高，氧化鋁的回收率僅為75%左右；選礦-拜耳法需要大量的浮選劑，浮選劑成分結構復雜，不易回收循環利用，且產生大量浮選尾礦(約占原礦質量的25%)。?

此外，生產氧化鋁排出的赤泥量日益增加，對環境構成極大威脅，存在巨大隱患。赤泥的有效回收和處理也一直是困擾全球鋁工業的難題。?

發明內容

本發明是針對上述已有的處理鋁土礦的工藝存在的不足，提出一種適合我國國情的利用KOH溶液處理中低品位一水硬鋁石型鋁土礦生產氧化鋁的方法，達到節約能耗和提高礦產資源綜合利用率的目的。?

在KOH溶出介質體系內，一水硬鋁石型鋁土礦溶出的主反應為：?

AlOOH+KOH(l)=KAlO₂(l)+H₂O(l)?

本發明的方法是通過以下技術方案實現的：?

本發明提供一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產氧化鋁的方法，包括如下步驟：?

1）將鋁土礦加入氫氧化鉀溶液中進行溶出反應，KOH與鋁土礦的重量份配比為1:1～3:1，溶出反應的時間為0.5～3小時，使鋁土礦中的氧化鋁和氫氧化鉀充分反應，溶出反應完成后保溫過濾得到含鋁酸鉀的溶出液和赤泥；?

2）將步驟1）得到的含鋁酸鉀的溶出液在40～60℃下進行結晶，過濾得到水合鋁酸鉀粗晶及其結晶母液；水合鋁酸鉀粗晶用稀堿液溶液溶解，經脫硅、種分后得到氫氧化鋁，煅燒后便制得氧化鋁產品；?

3）將步驟1）得到的赤泥加入10～25wt%氫氧化鉀溶液中，加入石灰混合均勻后進行反應回收氧化鋁和氧化鉀，石灰加入量以CaO與赤泥中SiO₂摩爾比1.5:1～2:1計算，氫氧化鉀與赤泥的質量配比為6:1～10:1，在240～280℃溫度下，反應1～3小時后，反應料漿經液固分離，得到濾液和終赤泥，終赤泥可直接用作制備建筑材料產品的原料。?

該生產方法還包括將步驟2）的結晶母液循環用于步驟1）的鋁土礦的溶出反應。?

本發明所述鋁土礦是指鋁硅比為2～7的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦。?

本發明所述氫氧化鉀溶液是指濃度為40～60wt%的氫氧化鉀溶液。?

本發明所述步驟1）的溶出反應的溫度為180～230℃，溶出反應的壓力為0.4～1.3Mpa。?

本發明所述溶解水合鋁酸鉀粗晶的稀堿液溶液為步驟3）的反應料漿經液固分離后所得的濾液。?

本發明提供的一種處理中低品位鋁土礦的生產方法，具有以下顯著優越性：?

（1）本發明在處理一水硬鋁石型鋁土礦時，溶出溫度為180～230℃，溶出壓力為0.4～1.3Mpa，與?傳統拜耳法的高溫高壓條件相比，在低溫低壓下溶出，大幅降低了設備投資，使得操作過程很容易進行。?

（2）本發明的鋁土礦溶出反應過程不需要添加任何輔料，使得到的赤泥量明顯減少；?

（3）本發明利用高濃度堿液作為循環介質溶出鋁土礦，大大降低了溶出過程的能耗，減少了設備投入，降低了生產成本。?

（4）本發明的赤泥中的氧化鋁和氧化鉀經過一步稀堿液溶出即可回收，使氧化鋁的實際溶出率達90%以上，處理工藝簡單，工業實施可操作性強，大幅提高了資源利用率。?

（5）本發明的終赤泥中鉀硅比可降低至0.2以下，可以作為制備建筑材料產品的原料，實現了赤泥的無害化處理；?