[其他]應(yīng)用拜爾法從含一水合物的鋁土礦連續(xù)生產(chǎn)氧化鋁的工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85107051
• 申請日: 1985-09-26
• 公開（公告）號: CN85107051A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 簡·利皮蒂特
• 申請（專利權(quán)）人: 皮奇尼鋁公司
• 主分類號: C01F7/20
• 分類號: C01F7/20
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 全菁,吳大建

本發(fā)明涉及應(yīng)用拜爾法，在管式反應(yīng)器內(nèi)對鋁土礦進行堿蝕，連續(xù)生產(chǎn)氧化鋁的工藝，該鋁土礦主要由一水氧化鋁組成，并且還含有呈硅酸鋁（例如高嶺土）狀態(tài)的硅。

在專題文獻中廣泛敘述的拜爾法，構(gòu)成了生產(chǎn)氧化鋁最重要的方法，通過熔融電解作用，將氧化鋁轉(zhuǎn)變成鋁。

按照這個方法，使用適當(dāng)濃度的氫氧化鈉水溶液，在熱條件下處理鋁土礦石，于是使氧化鋁溶液化，并形成鋁酸鈉的過飽和溶液。

將不可化學(xué)侵蝕的礦渣（紅泥）固相分離后，用三氫氧化鋁（aluminium????trihydroxide）顆粒引晶過飽和鋁酸鈉溶液，以便使三氫氧化鋁沉淀。在濃縮和補充氫氧化鋁以后，將減少了氧化鋁含量的鋁酸鈉溶液再循環(huán)到化學(xué)侵蝕段，以便恢復(fù)適于化學(xué)侵蝕鋁土礦的操作濃度。

對于精通本行技術(shù)的人員來說十分清楚，進行處理的條件，一方面必須適合于氧化鋁的水合作用程度和礦物結(jié)構(gòu)，另一方面必須適合于鋁土礦中存在的雜質(zhì)（尤其是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦）種類和比例。

因而，包含一水合物的鋁土礦要求在較高溫度（高于200℃）下進行化學(xué)侵蝕處理，以便快速和大量地溶解含有呈一水軟鋁石、一水硬鋁石或者可能被替代的針鐵礦形態(tài)的一水氧化鋁。

一般通過熱交換器和湍流反應(yīng)器進行侵蝕處理，該熱交換器使變成苛性鈉溶液懸浮物的鋁土礦，升高到所需要的化學(xué)侵蝕溫度;在該湍流反應(yīng)器內(nèi)，在鋁土礦包含的大多數(shù)一水氧化鋁溶液化所需要的時間周期內(nèi)，將鋁土礦懸浮物保持在該侵蝕溫度。

熱交換器通常是裝有管組的攪動蒸壓器，該管組供給熾熱蒸汽或化學(xué)侵蝕處理后鋁土礦懸浮物膨脹而產(chǎn)生的蒸汽，或者是由一根或幾根管道（鋁土礦懸浮物在其內(nèi)流動）組成的單管或多管型熱交換器，在管形外殼中供有熱交換流體（熾熱蒸汽或膨脹蒸汽、熔融鹽、有機液體或化學(xué)侵蝕處理后仍是熾熱的懸浮物）。湍流反應(yīng)器通常是可能裝有或可能不裝有加熱管組的攪動蒸壓器，或者是，在關(guān)系到管內(nèi)懸浮物流速的化學(xué)侵蝕溫度時，一根長度足夠提供所需停留時間的管道。

在單管或多管型熱交換器內(nèi)，或是在生產(chǎn)供給熱交換器的蒸汽的膨脹裝置中，通過連續(xù)膨脹步驟，或是通過媒質(zhì)與需要加熱的初始鋁土礦懸浮物直接交換，將侵蝕后的懸浮物冷卻直到大氣壓力。

先有技術(shù)存在的問題如下：在使鋁土礦與苛性鈉溶液開始接觸時刻和鋁土礦從處于侵蝕溫度的管式反應(yīng)器流出時刻之間，發(fā)生了不同的重要化學(xué)反應(yīng)。

首先，如果鋁土礦包含一定比例的三氫氧化鋁（三水鋁石），在達到最高侵蝕溫度以前（通常在溫度達到160℃以前），鋁土礦就全部被溶液化了。

其次，硅酸鋁（通常呈高嶺土Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O形態(tài)）被溶解，然后通常在低于180℃溫度時，再以硅-鋁酸鈉（高嶺石）形態(tài)沉淀。

后者反應(yīng)對于熱交換器的正常運行是麻煩的事情，因為特別是在熱交換器的內(nèi)部熱交換表面上（鋁土礦懸浮物一側(cè)上），發(fā)生硅鋁酸鈉沉淀，隨著熱不良導(dǎo)體結(jié)垢沉積物的形成，從而將導(dǎo)致交換器效率的下降。

當(dāng)結(jié)垢沉積物達到一定厚度時，將損失熱量，并且懸浮物流動變得困難，以致裝置必須停止運行，并使用化學(xué)方法（酸溶解）、機械方法（通過敲打裝置破碎結(jié)垢）或水壓方法（高壓射流）去除結(jié)垢。

先有技術(shù)敘述如下：

制備用于限制結(jié)垢現(xiàn)象的各種溶液。

一九六七年五月六日提交的德國專利申請（DE-A-1592194）（與FR-B-1546418相同）提出，通過使鋁土礦懸浮物在一根或幾根管道內(nèi)高速（最好在2米/秒和5米/秒之間）循環(huán)，是可以在單管或多管交換器內(nèi)限制形成結(jié)垢的速率的。

用同樣的方法，一九六零年十一月十四日提交的匈牙利專利No.457（與GB939619和DE1202258相同）規(guī)定1.2到1.5米/秒的高循環(huán)速度，并且表明在鋁土礦懸浮物進入熱交換器以前，在脫硅處理中顯示出結(jié)垢形成的減少。脫硅處理包括：在攪拌條件下，使鋁土礦懸浮物在6到8小時時間內(nèi)保持在70到100℃溫度。在不加熱但設(shè)置一系列蒸壓器的反應(yīng)器內(nèi)，在高于120℃溫度進行脫硅處理時，該專利也指出了相似的改進。

然而，申請者們發(fā)現(xiàn)，無論單獨還是結(jié)合使用，上述溶液沒有一種是令人滿意的。

很難實現(xiàn)高速（大于1米/秒）通過蒸壓器組，而且在單管或多管交換器內(nèi)2米/秒以上的流速，將導(dǎo)致極高的壓降，特別是在大容量的裝置（它們由于在投資和運行費用方面比較經(jīng)濟而被廣泛使用）中更是如此。