[發明專利]一種堿金屬鹽催化硫酸鋁碳熱還原的方法

在審

• 申請號: 201811246365.7
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109455746A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 夏舉佩;鄭光亞
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種堿金屬鹽催化硫酸鋁碳熱還原的方法，屬于礦產資源綜合利用和節能降耗技術領域；該方法在添加了堿金屬鹽后，在溫度350℃~450℃下還原無水硫酸鋁，將無水硫酸鋁的還原率提高至98%以上；該方法還原溫度低，硫酸鋁還原率高，還原產物反應性好，可為含氧化鋁礦物酸法提取物制備氧化鋁提供理論依據和技術支撐。

技術領域

本發明公開一種堿金屬化合物催化硫酸鋁碳熱還原的方法，屬于礦產資源綜合利用和節能降耗技術領域。

背景技術

氧化鋁作為一種大宗產品，廣泛應用陶瓷、玻璃、電子、航天等多個領域；目前從含氧化鋁工業固廢中提取氧化鋁的方法主要有酸法、堿法、燒結法，堿法由于堿用量大，鋁回收率低，殘渣量大存在二次污染且資源利用不合理，而燒結法能耗高，是國家規定不宜采用的技術工藝，故從含氧化鋁工業固廢中提取氧化鋁的適宜方法為酸法。我國鋁礦的呈多貧少富的特點，加之多年來對富礦無節制的開采，目前富礦幾乎消耗殆盡，目前用于氧化鋁生產的鋁礦基本均需進行浮選，這無疑進一步增加氧化鋁企業的生產成本。因此，引進一種在較低溫度還原硫酸鋁的工藝技術是繼酸法、堿法和燒結法之后又一條工藝路線。該法具有低能耗的特點，且對鋁礦品位無要求，故應用前景十分廣泛。

針對轉化率低這一問題，從窯體結構的優化，助熔劑的選擇等方面進行研究并取得豐碩的成果，但從化學反應本身入手研究發明一種成本較低，工藝簡單，易于實現工業化的方法來解決硫酸鋁轉化率低的問題，為制備高品質氧化鋁奠定基礎顯得尤為重要。

現將國內關于提高轉化率的相關研究歸納如下：

US 4595574A提出一種利用還原劑與碳源，二氧化硅與磷酸鹽礦石結合生產磷酸的直接方法。該方法控制窯床的產品氣體的燃燒速率，來控制窯爐中的塔頂溫度和窯床溫度；為了使反應溫度保持在較低的范圍以防止熔化；窯進料球組分被共磨并精細研磨以降低所需的床溫度以使熔化最小化。

CN 101456542涉及一種一氧化碳還原分解磷石膏的方法。其包括預處理磷石膏，制作復合型外加劑，預處理后的磷石膏與復合型外加劑按一定配比混合均勻配料，在溫度為750～850℃，N₂氣氛下通入CO還原分解磷石膏幾個步驟。尾氣中SO₂體積百分含量≥10％，直接用作制二轉二吸制酸工藝生產硫酸的合格原料氣，固體渣料成分為CaO≥70wt％，可作為水泥熟料進行水泥生產，磷石膏分解率≥98wt％，脫硫率≥94wt％。

CN 106466608A涉及一種一氧化碳催化還原氮氧化物的催化劑及其制備方法，主要解決現有技術中存在催化劑在低溫條件下活性低或在高溫條件下選擇性差，不能有效去除一氧化碳和氮氧化物的問題。本發明通過采用溶膠-凝膠法(SOL-GEL法)，將一定量的硅溶膠與含有可溶性鋁鹽的水溶液或醇溶液混合后，滴加到無機銅鹽水溶液中，經過成膠、老化、干燥和焙燒等步驟制得氧化硅和氧化鋁負載的銅催化劑，再以VIB、VIIB族金屬氧化物修飾的技術方案，較好地解決了該問題。該催化劑用于含有過量一氧化碳的氮氧化物廢氣中，可使一氧化碳有效還原氮氧化物，去除氮氧化物的同時降低一氧化碳含量，不但具有高的催化活性和較長的使用壽命，而且制備簡便，價格較低，適合工業應用。

CN 101636471在通過一氧化碳的還原生產烴的方法中，通過使催化劑在氫氣氣氛下于 410~470℃的溫度下還原4~12小時，然后在一氧化碳的還原中使用所得到的催化劑來持續進行操作而沒有反應失控，所述催化劑包含作為活性金屬的鈷和負載該鈷的載體，所述載體包含金屬氧化物和負載在該金屬氧化物上的鋯，和其中全部鋯的至少60％存在于該載體的49％體積外表面側區域中。

綜上所述，圍繞解決轉化率低這一問題，開發了多種方法，各有特色和優勢，但在炭或一氧化碳作還原劑的基礎上，添加一定的堿金屬鹽作為“催化劑”用于高品質氧化鋁的生產還未見報道。

發明內容