一種利用koh溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括步驟：1）將鋁土礦加入氫氧化鉀溶液中進(jìn)行溶出反應(yīng)，過(guò)濾得到含鋁酸鉀的溶出液和赤泥；2）將步驟1）的含鋁酸鉀的溶出液進(jìn)行結(jié)晶，過(guò)濾得到水合鋁酸鉀粗晶及其結(jié)晶母液；水合鋁酸鉀粗晶用稀堿液溶解，經(jīng)脫硅、種分后得到氫氧化鋁，煅燒后便制得氧化鋁產(chǎn)品；3）將步驟1）的赤泥和石灰混合后加入稀氫氧化鉀溶液中進(jìn)行反應(yīng)以回收氧化鋁和氧化鉀，反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離后，得到濾液和終赤泥；還包括將步驟2）的結(jié)晶母液循環(huán)用于步驟1）的鋁土礦的溶出反應(yīng)；還包括將步驟3）的濾液循環(huán)用于步驟2）中溶解水合鋁酸鉀粗晶；該方法氧化鋁的實(shí)際溶出率在90%以上，終赤泥可直接用作制備建筑材料產(chǎn)品的原料。
【專利說(shuō)明】一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁土礦的處理領(lǐng)域，特別涉及一種利用Κ0Η溶液處理中低品位的一水 硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋁土礦是煉鋁的主要原料。我國(guó)98%的鋁土礦是難溶的一水硬鋁石型，具有高鋁、 高硅的特點(diǎn)，以中低品位礦為主。隨著我國(guó)鋁工業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)鋁土礦資源缺口越來(lái)越 大，從海外進(jìn)口大量高品位鋁土礦，因此，迫切需要開(kāi)發(fā)和完善國(guó)內(nèi)中低品位鋁土礦的生產(chǎn) 方法。
[0003] 目前，工業(yè)上生產(chǎn)氧化鋁的方法主要是堿法工藝，包括拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒 結(jié)聯(lián)合法。燒結(jié)法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，能耗高，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；聯(lián)合法氧化鋁回收 率高，堿耗低，但兩個(gè)系統(tǒng)的平衡和整個(gè)生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定存在困難，且投資巨大，整體能耗 高。全世界90%以上的氧化鋁是用拜耳法生產(chǎn)的。拜耳法在處理易溶出的三水鋁石型鋁 土礦時(shí)，經(jīng)濟(jì)效果突出；但在處理難溶的一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，需要235?280°C、3. 5? 6. OMpa的高溫高壓操作條件，對(duì)設(shè)備要求高，投資大?；谔幚碇械推肺讳X土礦而開(kāi)發(fā)的改 進(jìn)拜耳法，包括石灰-拜耳法和選礦-拜耳法。石灰-拜耳法的礦石用量大，石灰添加量大 使得赤泥量大，能耗高，氧化鋁的回收率僅為75%左右；選礦-拜耳法需要大量的浮選劑，浮 選劑成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易回收循環(huán)利用，且產(chǎn)生大量浮選尾礦（約占原礦質(zhì)量的25%)。
[0004] 此外，生產(chǎn)氧化鋁排出的赤泥量日益增加，對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大威脅，存在巨大隱患。 赤泥的有效回收和處理也一直是困擾全球鋁工業(yè)的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對(duì)上述已有的處理鋁土礦的工藝存在的不足，提出一種適合我國(guó)國(guó)情 的利用Κ0Η溶液處理中低品位一水硬鋁石型鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，達(dá)到節(jié)約能耗和提 高礦產(chǎn)資源綜合利用率的目的。
[0006] 在Κ0Η溶出介質(zhì)體系內(nèi)，一水硬鋁石型鋁土礦溶出的主反應(yīng)為：
[0007] A100H+K0H (1) =KA102 (1) +H20 (1)
[0008] 本發(fā)明的方法是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明提供一種利用Κ0Η溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，包括如下 步驟：
[0010] 1)將鋁土礦加入氫氧化鉀溶液中進(jìn)行溶出反應(yīng)，Κ0Η與鋁土礦的重量份配比為 1:1?3:1,溶出反應(yīng)的時(shí)間為0. 5?3小時(shí),使錯(cuò)土礦中的氧化錯(cuò)和氫氧化鉀充分反應(yīng)，溶 出反應(yīng)完成后保溫過(guò)濾得到含鋁酸鉀的溶出液和赤泥；
[0011] 2)將步驟1)得到的含鋁酸鉀的溶出液在40?60°C下進(jìn)行結(jié)晶，過(guò)濾得到水合 鋁酸鉀粗晶及其結(jié)晶母液；水合鋁酸鉀粗晶用稀堿液溶液溶解，經(jīng)脫硅、種分后得到氫氧化 鋁，煅燒后便制得氧化鋁產(chǎn)品；
[0012] 3)將步驟1)得到的赤泥加入10?25wt%氫氧化鉀溶液中，加入石灰混合均勻后 進(jìn)行反應(yīng)回收氧化鋁和氧化鉀，石灰加入量以CaO與赤泥中Si0 2摩爾比1. 5:1?2:1計(jì)算， 氫氧化鉀與赤泥的質(zhì)量配比為6:1?10:1,在240?280°C溫度下，反應(yīng)1?3小時(shí)后，反 應(yīng)料漿經(jīng)液固分離，得到濾液和終赤泥，終赤泥可直接用作制備建筑材料產(chǎn)品的原料。
[0013] 該生產(chǎn)方法還包括將步驟2)的結(jié)晶母液循環(huán)用于步驟1)的鋁土礦的溶出反應(yīng)。
[0014] 本發(fā)明所述鋁土礦是指鋁硅比為2?7的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦。
[0015] 本發(fā)明所述氫氧化鉀溶液是指濃度為40?60wt%的氫氧化鉀溶液。
[0016] 本發(fā)明所述步驟1)的溶出反應(yīng)的溫度為180?230°C，溶出反應(yīng)的壓力為0· 4? 1. 3Mpa〇
[0017] 本發(fā)明所述溶解水合鋁酸鉀粗晶的稀堿液溶液為步驟3)的反應(yīng)料漿經(jīng)液固分離 后所得的濾液。
[0018] 本發(fā)明提供的一種處理中低品位鋁土礦的生產(chǎn)方法，具有以下顯著優(yōu)越性：
[0019] (1)本發(fā)明在處理一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，溶出溫度為180?230°C，溶出壓力為 0.4?1.3Mpa，與傳統(tǒng)拜耳法的高溫高壓條件相比，在低溫低壓下溶出，大幅降低了設(shè)備 投資，使得操作過(guò)程很容易進(jìn)行。
[0020] (2)本發(fā)明的鋁土礦溶出反應(yīng)過(guò)程不需要添加任何輔料，使得到的赤泥量明顯減 少；
[0021] (3)本發(fā)明利用高濃度堿液作為循環(huán)介質(zhì)溶出鋁土礦，大大降低了溶出過(guò)程的能 耗，減少了設(shè)備投入，降低了生產(chǎn)成本。
[0022] (4)本發(fā)明的赤泥中的氧化鋁和氧化鉀經(jīng)過(guò)一步稀堿液溶出即可回收，使氧化鋁 的實(shí)際溶出率達(dá)90%以上，處理工藝簡(jiǎn)單，工業(yè)實(shí)施可操作性強(qiáng)，大幅提高了資源利用率。
[0023] (5)本發(fā)明的終赤泥中鉀硅比可降低至0. 2以下，可以作為制備建筑材料產(chǎn)品的 原料，實(shí)現(xiàn)了赤泥的無(wú)害化處理；

【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1 :
[0025] 用本發(fā)明的方法處理中低品位一水硬鋁石型鋁土礦，以河南三門峽某鋁土礦為原 料進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)，河南三門峽某鋁土礦原料的組成（wt%)如下表 ：
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法，該生產(chǎn)方法包括如下步 驟： 1) 將錯(cuò)土礦加入氫氧化鉀溶液中進(jìn)行溶出反應(yīng)，K0H與錯(cuò)土礦的重量份配比為1:1? 3:1，溶出反應(yīng)的時(shí)間為0. 5?3小時(shí)，使鋁土礦中的氧化鋁和氫氧化鉀充分反應(yīng)，溶出反應(yīng) 完成后保溫過(guò)濾得到含鋁酸鉀的溶出液和赤泥； 2) 將步驟1)得到的含鋁酸鉀的溶出液在40?60°C下進(jìn)行結(jié)晶，過(guò)濾得到水合鋁酸鉀 粗晶及其結(jié)晶母液；水合鋁酸鉀粗晶用稀堿液溶液溶解，經(jīng)脫硅、種分后得到氫氧化鋁，煅 燒后便制得氧化鋁產(chǎn)品； 3) 將步驟1)得到的赤泥加入10?25wt%氫氧化鉀溶液中，加入石灰混合均勻后進(jìn)行 反應(yīng)回收氧化鋁和氧化鉀，石灰加入量以CaO與赤泥中Si0 2摩爾比1.5:1?2:1計(jì)算，氫 氧化鉀與赤泥的質(zhì)量配比為6:1?10:1，在240?280°C溫度下，反應(yīng)1?3小時(shí)后，反應(yīng) 料漿經(jīng)液固分離，得到濾液和終赤泥，終赤泥可直接用作制備建筑材料產(chǎn)品的原料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用K0H溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于：所述步驟1)中的鋁土礦為鋁硅比2?7的中低品位一水硬鋁石型鋁土礦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用K0H溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于：所述步驟1)中的氫氧化鉀溶液是指濃度為40?60wt%的氫氧化鉀溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用K0H溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于：所述步驟1)中的溶出反應(yīng)的溫度為180?230°C，溶出反應(yīng)的壓力為0. 4? 1. 3Mpa〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用KOH溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于：所述步驟2)的結(jié)晶母液循環(huán)用于步驟1)的鋁土礦的溶出反應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用K0H溶液處理中低品位鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于：所述步驟2)的溶解水合鋁酸鉀粗晶的稀堿液溶液為步驟3)的反應(yīng)料漿經(jīng)液 固分離后所得的濾液。
【文檔編號(hào)】C01F7/06GK104108735SQ201310130769
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
【發(fā)明者】張亦飛, 馬青霞, 曹紹濤, 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所