[發明專利]一種氧化鋁生產中堿性料液的分離方法

有效

• 申請號: 201410261119.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104016388A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 吳翠明;顏海洋;吳永會
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種分離氧化鋁生產時堿性料液中氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的方法。

背景技術

氧化鋁的生產方法主要有拜耳法、堿石灰燒結法和拜耳-燒結聯合法等。其中，拜耳法一直是生產氧化鋁的主要方法，產量約占全世界氧化鋁總產量的95％，原理是先對鋁土礦進行粉碎、濕磨，然后用苛性鈉(NaOH)溶液加熱溶出鋁土礦中的氧化鋁，分離殘渣(赤泥)后，得到含有氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的堿性料液。對該堿性料液的處理過程一般為：降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間攪拌，偏鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁沉淀。經過過濾，液相即含有NaOH的母液適當處理后返回鋁土礦的濕磨、溶出等工序；而固相，即氫氧化鋁沉淀則進行洗滌，于950-1200℃煅燒，得到氧化鋁成品。以上過程中，在引入晶種分解偏鋁酸鈉之前，沒有對堿性料液進行分離濃縮，料液中堿即NaOH含量非常高，不利于偏鋁酸鈉的分解，除需要長時間攪拌，消耗能源、延長工藝流程以外，分解程度也會受到明顯影響，由此氫氧化鋁的產率也會降低。此外，過濾后的母液會殘留較多偏鋁酸鈉組分，進而影響母液的循環使用。

針對以上問題，如果能有合適的方法，在引入晶種之前對堿性料液中的氫氧化鈉和偏鋁酸鈉進行分離，則有望在晶種沉淀過程中降低能耗、減少時間、提高氫氧化鋁的產率；另外，母液中堿的純度也會得到提高，有利于其循環使用。膜分離方法具有高效、低能耗、綠色環保等特點，所以值得借鑒和使用。目前膜法分離，包括電滲析、擴散滲析等主要是針對堿性廢液的處理。例如，鋁或鋁合金用NaOH溶液進行蝕刻后，會產生含有大量NaOH、氫氧化鋁和偏鋁酸鈉等的廢液，針對此類廢液，美國專利US?5,141,610和US?5,198,085報道了用電解電滲析的方法進行處理。運行過程中，廢液中的OH^-離子電解生成氧氣，或者與電極反應生成的H⁺離子中和生成水；鈉離子通過陽離子交換膜遷移到陰極室，與陰極室電解水產生的OH^-離子結合，生成NaOH得到回收；偏鋁酸根等離子在陽極室或反應室水解生成固態沉淀如氫氧化鋁。再間歇性的將陽極室或反應室的溶液抽出，通過冷卻、結晶和過濾等過程將氫氧化鋁等沉淀分離，溶液則返回繼續進行電滲析實驗。該法對堿和鋁等的回收率很高，但是操作過程為間歇、不連續的，不利于實際生產過程。在陽極室或反應室中產生的氫氧化鋁等沉淀會對膜造成污染，所以難以適用于鋁含量很高的堿性料液的處理。此外，廢液中的OH^-離子不能被直接回收利用，相反，需要通過電極反應生成OH^-，過程較為復雜，需要能耗較大。

針對氧化鋁生產過程中產生的赤泥廢液，中國專利“赤泥廢液膜法回收堿工藝”(公開號：CN1150578A)報道了納濾、精濾和電滲析集成進行濃縮回收的工藝，但是該工藝屬于氧化鋁生產過程中堿性料液與殘渣(赤泥)分離后的下端工藝流程，主要目的是回收赤泥廢液中的堿，對堿性料液的分離沒有指導意義。

因此，目前尚無通過電滲析方法分離氧化鋁生產時堿性料液中氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的報道。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種氧化鋁生產時堿性料液中的氫氧化鈉和偏鋁酸鈉通過電滲析進行分離的方法，旨在解決現有氧化鋁生產中晶種沉淀過程能耗高、時間長、產率不夠高，以及母液中堿的純度較低等問題。

本發明為解決以上技術問題，采用如下技術方案：

本發明氧化鋁生產中堿性料液的分離方法，其特點在于：通過電滲析裝置分離所述堿性料液中的氫氧化鈉和偏鋁酸鈉；所述電滲析裝置由分別位于兩側的陽極室和陰極室，及夾在陽極室和陰極室中間的電滲析隔室構成；所述電滲析隔室是由通過陽離子交換膜與陰離子交換膜間隔排列構成的一個或多個堿回收室和料液室單元重復排列組成；所述陽極室是由陽極和構成電滲析隔室的、且與所述陽極相鄰的陽離子交換膜間隔構成；所述陰極室是由陰極和構成電滲析隔室的、且與所述陰極相鄰的陽離子交換膜間隔構成；

所述堿性料液按如下方法進行分離：在陽極室與陰極室中通入強電解質溶液，在堿回收室中通入稀堿液，在料液室中通入所述堿性料液，在陽極與陰極之間施加直流電，使得氫氧化鈉在堿回收室中富集，料液室中氫氧化鈉濃度逐漸降低，實現堿性料液中氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的分離。

本發明氧化鋁生產中堿性料液的分離方法，其特點也在于：本發明的陽離子交換膜與陰離子交換膜都采用耐堿的膜；陽極與陰極選用鈦涂釕電極。