[發明專利]一種從中低品位含鋁原料中提取氧化鋁的方法

在審

• 申請號: 202010112655.3
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111233016A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王波;胡思思;張迪;孫會蘭
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C01F7/08
• 分類號: C01F7/08
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 陳曉彥

本發明涉及氧化鋁生產技術領域，具體涉及一種從中低品位含鋁原料中提取氧化鋁的方法。該方法將中低品位含鋁原料與碳酸鈉、碳酸鈣在特定比例下混合，燒結，得到熟料，改變了熟料中氧化鋁和氧化硅的賦存狀態和物相組成，大幅度降低了碳酸鈉配入量和渣量，降低了燒結過程的能耗，并提高了熟料中氧化鋁的溶出率。

技術領域

本發明屬于氧化鋁生產技術領域，具體涉及一種從中低品位含鋁原料中提取氧化鋁的方法。

背景技術

堿石灰燒結法處理中低品位鋁土礦生產氧化鋁是目前國內氧化鋁企業普遍采用的方法之一，該方法的主要原理是通過在燒結過程中添加碳酸鈉和石灰，使礦石中的一水鋁石轉化為Na₂O·Al₂O₃，含鐵礦物轉變為鐵酸鈉，含硅礦物轉變為β-2CaO·SiO₂。該工藝具有燒結溫度低，燒成的熟料氧化鋁溶出性能高等優點。

但是在實際生產過程中，該生產工藝仍然存在一些問題。如為了形成鋁酸鈉和鐵酸鈉，燒結過程要配入大量的碳酸鈉，其在回轉窯燒結過程中會出現揮發結疤的現象；另外，氧化鋁溶出需要高濃度的碳酸鈉溶液，碳酸鈉的大量使用使物料在后續蒸發過程中存在較大比例的水分，明顯增加了煅燒過程中的能耗。

發明內容

針對目前燒結法碳酸鈉配入量高而會產生結疤和增加能耗的問題，本發明提供一種從中低品位含鋁原料中提取氧化鋁的方法。

為達到上述發明目的，本發明實施例采用了如下技術方案：

一種從中低品位含鋁原料中提取氧化鋁的方法，將中低品位含鋁原料與碳酸鈉、碳酸鈣混合，燒結，得到熟料，將所述熟料進行氧化鋁的溶出，即得；將所述含鋁原料中的鋁元素以氧化鋁計(Al₂O₃)，硅元素以二氧化硅(SiO₂)計，所述碳酸鈉與所述氧化鋁的摩爾比為0.3～0.5，所述碳酸鈣的摩爾數與所述氧化鋁和二氧化硅的摩爾數之和的比為0.7～0.9。

本發明通過限定碳酸鈉和碳酸鈣的配入量，改變了熟料中氧化鋁和氧化硅的賦存狀態和物相組成，將燒結熟料中氧化鋁的主要賦存物相由傳統堿石灰燒結法所得熟料中的Na₂O·Al₂O₃轉變為2Na₂O·3CaO·5Al₂O₃，且碳酸鈉配入量降低了50～70％，并使渣量隨之降低，實現了能耗相對較低的半干法燒結，與原有工藝相比，能夠使燒結過程能耗降低8～10％。

所得熟料的物相組成使氧化鋁的溶出對碳酸鈉濃度的要求降低，使用較低濃度碳酸鈉即可，因此能夠降低后續蒸發工藝的能耗。且該熟料中氧化鋁的溶出率(溶出產物中的氧化鋁/熟料中的氧化鋁×100％)可達90％以上。

本發明所提供的方法既可以處理中低品位鋁土礦，也可以處理粉煤灰等低品位含鋁原料，從而能夠實現資源的綜合利用。其中碳酸鈣可用石灰石代替以降低成本，石灰石中的碳酸鈣含量仍遵從上述比例。

優選地，所述碳酸鈉與所述氧化鋁的摩爾比為0.4，所述碳酸鈣的摩爾數與所述氧化鋁和二氧化硅的摩爾數之和的比為0.8。

優選地，所述燒結的溫度為1100～1250℃。

優選地，燒結至所述溫度后的保溫時間為15～60min。

優選地，所述燒結的升溫速率為15～30℃/min。該快速升溫制度與上述保溫時間的共同限定，能夠使熟料形成疏松多孔微觀結構，使氧化鋁在后續的溶出工藝中能夠快速溶出。升溫速率太快和太慢均不利于多孔結構的形成，可使孔狀結構減少或消失。

優選地，燒結完成后的冷卻制度為爐內自然冷卻。