[發明專利]一種氧化鋁生產堿肼聯合還原溶出方法

在審

• 申請號: 201710566801.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107200340A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 尹小林
• 申請（專利權）人: 長沙紫宸科技開發有限公司
• 主分類號: C01F7/06
• 分類號: C01F7/06;C01G49/08
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 黃純能,寧星耀

技術領域

本發明涉及氧化鋁生產技術領域，具體涉及一種氧化鋁生產堿肼聯合還原溶出方法。

背景技術

據統計，2015年我國氧化鋁產能已占全球總產能的51.98%達7160.27萬噸，我國氧化鋁產量已占全球氧化鋁總產量的51.18%達5898.90萬噸，加上2017年將新投產產能600萬噸，總產能有望達到8000萬噸，2017年產量有望達到6560萬噸。

氧化鋁生產方法大致可分為堿法、酸法、酸堿聯合法和熱法四類，目前工業生產應用的為堿法。堿法生產氧化鋁主要有拜耳法、燒結法和拜耳-燒結聯合法工藝，是用堿（NaOH或NaCO₃)處理鋁土礦，使鋁土礦中的氧化鋁溶出轉為鋁酸鈉溶液，其中的鐵、鈦等雜質與大部分的硅成為不溶物殘渣，分離殘渣（因含大量的氧化鐵呈紅色稱之為赤泥）和鋁酸鈉溶液，凈化鋁酸鈉溶液后稀釋加晶種分解析出氫氧化鋁，分離出氫氧化鋁的母液循環利用，氫氧化鋁凈化焙燒制氧化鋁。氧化鋁用于電解鋁，為降低電解鋁電耗、提高生產效率和減輕污染，需要高品質（高純度要求）的粒度較粗而均勻的砂狀氧化鋁（物理性質好）。而要獲得高品質的粒度較粗而均勻的砂狀氧化鋁，前提是要生產出高品質的氫氧化鋁，除物理性能外，來自于氫氧化鋁中的氧化鋁中的雜質也直接影響電解鋁的質量效率與成本消耗，若氧化鋁中含有比鋁更正電性元素的氧化物（SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、V₂O₅等），這些元素在電解過程中將首先在陰極上析出降低鋁的質量，若氧化鋁中含有比鋁更負電性元素（堿金屬及堿土金屬）的氧化物，則在電解時候這些元素將與氟化鋁反應，造成氟化鋁耗量增加。

堿法生產氧化鋁因所用原料鋁土礦的礦物類型、礦物成分、結晶形態及雜質含量不同，而選擇采用拜耳法或燒結法或拜耳-燒結聯合法工藝，但不論如何組合這些工藝或衍生變化新的工藝，所需解決的關鍵技術問題一是解決鋁土礦原料中雜質的影響，高效的溶出氧化鋁并使之轉變為有效的鋁酸鈉，二是經濟地分離獲得高品質氫氧化鋁，其次是殘渣便于利用或處理。而解決這些關鍵技術問題首先需考慮的是鋁土礦原料的特性，其核心的工藝過程是溶出過程。

生產氧化鋁的不同礦物類型的鋁土礦原料除含25～75%的氧化鋁（Al₂O₃)外，主要化學成分還含有SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂和少量的CaO、MgO、S、Ga、V、Cr、P及腐殖酸等。堿法生產氧化鋁的有害雜質除氧化硅外，以針鐵礦和鋁針鐵礦形態的氧化鐵雜質對溶出過程與質量影響甚大。鋁土礦中含鐵礦物的存在形式與鋁土礦類型有關。主要包括赤鐵礦α-Fe₂O₃、水赤鐵礦α-Fe₂O₃·aq、針鐵礦α-FeOOH和水針鐵礦α-FeOOH·aq、鋁針鐵礦Fe1-xAlxOOH、褐鐵礦Fe₂O₃·nH₂O以及磁鐵礦Fe₃O₄和磁赤鐵礦γ-Fe₂O₃、及硫鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦與鮞綠泥石Fe₄Al₂Si₃O₆·（OH）₆·nH₂O。含鐵礦物直接影響溶出過程。這些含鐵礦物常常以0.1μm到幾個微米的細小顆粒和主要礦物混合在一起。尤其是鋁土礦中存在針鐵礦[FeOOH]和鋁針鐵礦[Fe（Al）OOH]，其分散度很高，比表面積很大，溶液被強烈地吸附在鋁針鐵礦和鋁赤鐵礦的細分散粒子表面上，降低赤泥的沉降速度和壓縮速度，增加堿損失。在很大程度上影響工藝過程，且在一定溶出條件下，由于類質同晶體晶格中Fe原子可被Al原子置換形成 Fe0.67Al0.33OOH，在針鐵礦中Al置換Fe原子可達33%，赤鐵礦中置換形成Fe_1.75Al_0.25O₃，Al原子置換Fe原子可達12.5%，不可避免地降低氧化鋁的溶出率，并影響赤泥的分離性能及洗滌性能，影響苛性堿的損失，且鐵礦物的數量和性質還將影響氧化鋁廠的產能，決定著Al₂O₃的回收率、赤泥沉降性能及其赤泥帶走的堿的量，也決定了殘渣-赤泥的可資源化利用特性和程度。而未能從溶液中濾除的氧化鐵，則成為成品Al(OH)₃被鐵污染的來源。