本發(fā)明涉及酸法提鋁所得氧化鋁電解鋁生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地，涉及一種酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法和改性得到的氧化鋁及其在電解鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用。特別是，由粉煤灰經(jīng)酸法提鋁而制得的氧化鋁的改性方法和得到的改性氧化物及其在電解鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
粉煤灰主要成分是氧化鋁和二氧化硅，占粉煤灰總重的80-90％以上。從粉煤灰中提取氧化鋁，可以緩解我國鋁土礦緊缺，是粉煤灰高值化利用的重要途徑。
cn101811712a公開了一種用粉煤灰制備冶金級(jí)氧化鋁的方法，包括a)將粉煤灰粉碎至100目以下，加水配制成固含量為20-40wt％的料漿，經(jīng)濕法磁選除鐵，使粉煤灰中鐵含量降至1.0wt％以下，過濾得濾餅；b)向a)所得的濾餅中加入鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，并經(jīng)固液分離和洗滌，得到ph為1-3的鹽酸浸液；c)將鹽酸浸液通過大孔型陽離子樹脂進(jìn)行深度除鐵，得到氯化鋁精制液；d)將氯化鋁精制液進(jìn)行減壓濃縮，然后冷卻析出結(jié)晶，固液分離，得到結(jié)晶氯化鋁；e)將結(jié)晶氯化鋁在900-1200℃進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間1-4h；或先將結(jié)晶氯化鋁在300-500℃煅燒1-2h，然后升溫至900-1200℃煅燒1-3h，即得冶金級(jí)氧化鋁。
cn102020300b公開了粉煤灰生成冶金級(jí)氧化鋁的方法，包括1)將粉煤灰進(jìn)行機(jī)械活化；2)浮選除碳：將經(jīng)過機(jī)械活化的粉煤灰，加水經(jīng)過浮選除去未然凈的碳黑；3)磁選除鐵：經(jīng)過磁選除去氧化鐵；4)硫酸浸提鋁： 在粉煤灰殘液中加入濃硫酸，在耐酸反應(yīng)設(shè)備中加熱加壓反應(yīng)1～6h，反應(yīng)的最高溫度為200～240℃，壓力為0.1～0.5mpa；5)固液分離：反應(yīng)降溫后，加水、加熱煮沸，抽濾得到硫酸鋁粗液；6)硫酸鋁粗液濃縮：硫酸鋁粗液蒸發(fā)濃縮，冷卻，得到硫酸鋁濃縮液；7)有機(jī)醇醇化洗酸：在硫酸鋁濃縮液中，加入有機(jī)醇，攪拌，過濾得到硫酸鋁濾餅；8)有機(jī)醇醇化除鐵：加水溶解濾餅，加入有機(jī)醇，攪拌，溶解其中的硫酸鐵，并析出硫酸鋁，過濾后得硫酸鋁濾餅；9)硫酸鋁脫水烘干：硫酸鋁濾餅經(jīng)過烘干，得到fe含量低于20ppm的高純工業(yè)級(jí)硫酸鋁；10)硫酸鋁高溫煅燒：高純工業(yè)級(jí)硫酸鋁經(jīng)過高溫煅燒，得到fe2o3含量低于0.02％的冶金級(jí)α-al2o3；步驟7)、8)中所用的有機(jī)醇為甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇中的至少一種。
cn101734698b公開了一種由鋁土礦、明礬石、鋁礬土、粉煤灰、煤矸石、鋁灰、霞石、粘土制備硫酸鋁銨、氧化鋁及二氧化硅產(chǎn)品的方法，包括1)將鋁土礦、明礬石、鋁礬土、粉煤灰、煤矸石、鋁灰、霞石、粘土經(jīng)破碎、研磨至80μm以下作為原料，高嶺土和明礬石、粘土需脫水焙燒；2)將得到的含鋁原料與硫酸銨加水混合配料，在200℃以下干燥脫除水分，再將干燥后的干料加熱到200-700℃焙燒，保溫1-8h，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣用水吸收得到氨水，或加壓制成液氨；3)將2)得到的固體焙燒產(chǎn)物用水溶解、過濾，得到硫酸鋁銨溶液和提鋁渣，焙燒產(chǎn)生的氣體用水吸收，制得氨水，如果原來為高鐵鋁土礦，則直接向溶液中加氧化劑氧化亞鐵離子，然后用氨調(diào)節(jié)ph先沉淀出氫氧化鐵，再沉淀出氫氧化鋁，沉淀后溶液為硫酸銨溶液，蒸濃后返回配料；如果原來非高鐵鋁土礦，則采用重結(jié)晶方法對(duì)硫酸鋁銨溶液凈化除去鐵雜質(zhì)后，制備純凈的硫酸鋁銨晶體；4)對(duì)得到的純硫酸鋁銨晶體進(jìn)行處理，并通過焙燒制備氧化鋁；5)按3)得到的提濾渣如含鐵較少，則采用酸浸或者酸焙燒、洗滌處理，除去渣中的fe、ca、al金屬雜質(zhì)，過濾得到酸洗液和二氧化硅，酸洗液返回酸處理除雜質(zhì)工序；6)按3)得到的 提鋁渣如果含鐵較多，則采用堿浸或堿焙燒處理，生成硅酸鈉后碳分制備二氧化硅產(chǎn)品，提取二氧化硅后的提硅渣主要含鐵，作為煉鐵原料。
cn102351227b公開一種從粉煤灰中一步提取氧化鋁的方法。包括1)將粉煤灰和硫酸鉀按1～2：1的質(zhì)量比在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70-90％的硫酸中混合造粒，在400-700℃下焙燒活化，焙燒反應(yīng)為0.1-5h，所得固體在60-100℃、常壓下經(jīng)水或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-60％的硫酸溶出后過濾去除固體殘?jiān)?)將1)得到的溶液通過黃鐵礬法去除溶液中的雜質(zhì)鐵；3)將2)得到的溶液通過冷卻結(jié)晶得到固體的十二水硫酸鋁鉀，十二水硫酸鋁鉀經(jīng)900-1300℃焙燒后得到氧化鋁、硫酸鉀及三氧化硫，固相經(jīng)洗滌、過濾、干燥得到氧化鋁產(chǎn)品，其中，10中造粒的粒徑為1-5mm之間。
以上為幾種典型的酸法提鋁工藝，可選擇性從粉煤灰中提取鋁，通過形成鋁鹽，再經(jīng)純化和結(jié)晶后，在高溫焙燒下得到氧化鋁。
以傳統(tǒng)的堿法焙燒提鋁工藝用于粉煤灰提鋁，需配入石灰和純堿進(jìn)行焙燒，熟料浸取鋁酸鈉溶液，通入二氧化碳進(jìn)行碳分得到氫氧化鋁；再次經(jīng)過焙燒后，得到冶金級(jí)氧化鋁，用于電解鋁生產(chǎn)。因?yàn)榉勖夯抑卸趸韬窟h(yuǎn)高于鋁土礦，因此當(dāng)把傳統(tǒng)堿法提鋁工藝直接用于粉煤灰提鋁時(shí)，不可避免存在能耗高，固體廢棄物產(chǎn)生量大等缺點(diǎn)。因此上述公開的粉煤灰酸法提鋁方法，通過在相對(duì)較低溫下提取粉煤灰中的鋁并留下未反應(yīng)的硅，可以避免添加新物質(zhì)導(dǎo)致固體廢棄物增加。
對(duì)于粉煤灰提鋁，雖然與傳統(tǒng)堿法提鋁工藝相比，酸法提鋁工藝具有流程短，能耗低，廢棄物少等優(yōu)點(diǎn)，但是由于酸法提鋁工藝通過焙燒鋁鹽得到氧化鋁，堿法提鋁工藝通過焙燒氫氧化鋁得到氧化鋁，因此兩種方法得到的氧化鋁的物理性質(zhì)有很大不同，主要表現(xiàn)為兩種方法得到的氧化鋁的松裝密度、粒度、安息角等物理參數(shù)不同。
從傳統(tǒng)的堿法提鋁工藝得到的氫氧化鋁出發(fā)，通過焙燒得到氧化鋁，在 焙燒過程中質(zhì)量損失率只有不到35％，焙燒過程中晶體顆粒的基本形狀得到保留，可以得到粒度較大的砂狀氧化鋁。砂狀氧化鋁具有較大的松裝密度，較高的強(qiáng)度以及較小的安息角。這些良好的物理特性，便于氧化鋁的儲(chǔ)存、氣力輸運(yùn)和電解，是現(xiàn)代清潔電解鋁生產(chǎn)的基本要求。與傳統(tǒng)堿法提鋁工藝不同，酸法提鋁工藝中采用的鋁鹽在焙燒得到氧化鋁過程中質(zhì)量損失大。以含水較少的六水氯化鋁晶體為例，焙燒生成氧化鋁的過程中質(zhì)量損失約為80％。其他一些酸法提鋁得到的鋁鹽晶體，如九水硝酸鋁晶體，十八水硫酸鋁晶體，十二水硫酸鋁銨晶體，十二水硫酸鋁鉀晶體等，焙燒過程中質(zhì)量損失率更是高于80％，甚至可以達(dá)到90％以上。焙燒過程中質(zhì)量的大量損失，將導(dǎo)致鋁鹽晶體顆粒徹底破碎，焙燒只能得到粉末狀氧化鋁。
通過鋁鹽晶體焙燒得到的粉末狀氧化鋁，松裝密度較小，一般只能達(dá)到大約0.2-0.5，而用于電解鋁的砂狀氧化鋁松裝密度大約為1.0±0.15。除了增加倉儲(chǔ)和長(zhǎng)距離運(yùn)輸成本，粉末狀氧化鋁在電解過程中傾向于漂浮在電解液表面，減緩溶解速度和降低電流效率。粉末狀氧化鋁的粒度大小不均，從微米級(jí)小顆粒到毫米級(jí)大顆粒都有，并且大顆粒極易破碎成小顆粒，強(qiáng)度完全不能滿足長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊?。同時(shí)，因?yàn)轭w粒大小不均，破碎導(dǎo)致形狀不規(guī)則，粉末狀氧化鋁的安息角較大，并且在氣力輸送加料過程中，隨著顆粒破碎而逐漸加大，最終導(dǎo)致管路堵塞無法加料。
由于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，目前電解鋁工藝主要基于堿法提取氧化鋁為原料，電解生產(chǎn)金屬鋁。酸法提鋁工藝得到的氧化鋁未被直接用于現(xiàn)代電解鋁生產(chǎn)工藝。
因此，目前粉煤灰酸法提鋁得到的氧化鋁必須改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)代清潔電解鋁生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的深度利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了使酸法提鋁工藝得到的粉末狀氧化鋁適于電解鋁生產(chǎn)工藝，特別是克服由粉煤灰經(jīng)酸法提鋁而制得的氧化鋁應(yīng)用于電解生產(chǎn)鋁存在的問題，提供了一種酸法提鋁或粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法和改性氧化鋁及電解鋁生產(chǎn)中應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法，包括：(1a)將酸法提鋁所得氧化鋁進(jìn)行破碎后，與鋁溶膠或酸液混合為漿液；或者(1b)將酸法提鋁所得氧化鋁與鋁溶膠或酸液進(jìn)行研磨為漿液；(2)將步驟(1a)或(1b)所得的漿液進(jìn)行噴霧干燥成型為球狀氧化鋁顆粒；(3)將所述球狀氧化鋁顆粒進(jìn)行焙燒，得到改性氧化鋁。
本發(fā)明還提供了一種由本發(fā)明的改性方法制得的改性氧化鋁，所述改性氧化鋁的松裝密度為0.85g/cm3以上，磨損指數(shù)為20％以下，安息角為35°以下。
本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明的改性氧化鋁在電解鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法，包括：(a)將粉煤灰進(jìn)行酸法提鋁，得到氧化鋁；(b)將步驟(a)所得的氧化鋁通過本發(fā)明的酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法進(jìn)行改性。
本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明的粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法制得的改性氧化鋁，所述改性氧化鋁的松裝密度為0.85g/cm3以上，磨損指數(shù)為20％以下，安息角為35°以下。
本發(fā)明還提供了一種粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁制備電解鋁的方法，該方法包括：(i)將粉煤灰進(jìn)行酸法提鋁，得到氧化鋁；(ii)將步驟(i)所得的氧化鋁通過本發(fā)明的粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法進(jìn)行改性；(iii)將步驟(ii)所得的改性氧化鋁進(jìn)行電解得到電解鋁。
通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明將酸法提鋁所得氧化鋁經(jīng)與鋁溶膠或酸液混合，再通過造粒工藝進(jìn)行改性，提高了酸法提鋁所得氧化鋁的顆粒的松裝密 度、顆粒強(qiáng)度，降低了酸法提鋁所得氧化鋁的顆粒的安息角，應(yīng)用于電解生產(chǎn)鋁時(shí)可以提高電流效率，適于直接用于電解鋁生產(chǎn)。尤其是可以將粉煤灰經(jīng)酸法提鋁而制得的氧化鋁應(yīng)用于電解鋁生產(chǎn)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來說，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。
本發(fā)明提供了一種酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法，包括：(1a)將酸法提鋁所得氧化鋁進(jìn)行破碎后，與鋁溶膠或酸液混合為漿液；或者(1b)將酸法提鋁所得氧化鋁與鋁溶膠或酸液進(jìn)行研磨為漿液；(2)將步驟(1a)或(1b)所得的漿液進(jìn)行噴霧干燥成型為球狀氧化鋁顆粒；(3)將所述球狀氧化鋁顆粒進(jìn)行焙燒，得到改性氧化鋁。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述酸法提鋁所得氧化鋁為通過焙燒鋁鹽晶體顆粒而得到的粉末狀氧化鋁。優(yōu)選地，所述酸法提鋁所得氧化鋁的組成滿足冶金氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)ys/t803-2012。
優(yōu)選地，所述鋁鹽晶體為六水氯化鋁、九水硝酸鋁晶體、十八水硫酸鋁、十二水硫酸鋁銨、十二水硫酸鋁鉀、堿性氯化鋁、堿性硝酸鋁和堿性硫酸鋁中的至少一種；優(yōu)選所述鋁鹽晶體的純度大于98重量％。
本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鋁鹽晶體為由粉煤灰作為含鋁原料經(jīng) 酸法提鋁制得的產(chǎn)物。不限制具體制備方法和工藝，本發(fā)明中例如，可以根據(jù)專利cn101811712a，cn102020300b，cn101734698b或cn102351227b中提供的方法由粉煤灰經(jīng)酸法提鋁制備得到所述鋁鹽晶體。
根據(jù)本發(fā)明，加入所述鋁溶膠用于對(duì)酸法提鋁所得氧化鋁進(jìn)行改性，達(dá)到改善最終獲得的改性氧化鋁適于用于電解鋁生產(chǎn)即可。優(yōu)選情況下，所述鋁溶膠和所述酸法提鋁所得氧化鋁均以氧化鋁計(jì)，所述鋁溶膠的用量為所述酸法提鋁所得氧化鋁的0.1～25重量％，優(yōu)選為1～10重量％。
根據(jù)本發(fā)明，所述鋁溶膠可以是市售或者自制產(chǎn)品，優(yōu)選所述鋁溶膠的ph值為1-9，優(yōu)選為2-5。更優(yōu)選地，所述鋁溶膠以氧化鋁計(jì)的濃度為1～30重量％。所述鋁溶膠可以是有機(jī)酸穩(wěn)定的鋁溶膠，例如使用乙酸穩(wěn)定的鋁溶膠；也可以是無機(jī)酸穩(wěn)定的鋁溶膠，例如使用硝酸穩(wěn)定的鋁溶膠。
根據(jù)本發(fā)明，加入所述酸液用于對(duì)酸法提鋁所得氧化鋁進(jìn)行改性，達(dá)到改善最終獲得的改性氧化鋁適于用于電解鋁生產(chǎn)即可。優(yōu)選情況下，所述酸液以含有的酸計(jì)，所述酸液的用量為所述酸法提鋁所得氧化鋁的0.1～25重量％，優(yōu)選為1～10重量％。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述酸液為有機(jī)酸和/或無機(jī)酸；優(yōu)選，所述有機(jī)酸為甲酸、醋酸和丙酸中的至少一種，所述無機(jī)酸為鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1a)中進(jìn)行所述破碎可以采用已知的各種物理破碎方法，只要破碎得到的氧化鋁的顆粒的平均粒徑滿足要即可，優(yōu)選情況下，在步驟(1a)中，經(jīng)所述破碎而得到的氧化鋁的平均粒徑為1～25μm?？梢酝ㄟ^mastersizer3000測(cè)定，為d50值。
本發(fā)明中，在步驟(1a)中，進(jìn)行所述混合時(shí)，混合溫度可以為室溫～99℃，所述室溫可以為15～35℃；混合時(shí)間可以為1～60min。形成均勻的漿液即可。
根據(jù)本發(fā)明，在步驟(1b)中，進(jìn)行所述研磨時(shí)，研磨溫度可以為室溫～99℃，所述室溫可以為15～35℃；研磨時(shí)間可以為5～180min。形成均勻的漿液即可。所述研磨還獲得具有合適的顆粒的平均粒徑的氧化鋁顆粒。優(yōu)選情況下，在步驟(1b)中，經(jīng)所述研磨而得到的漿液中，氧化鋁的平均粒徑為1～25μm?？梢酝ㄟ^mastersizer3000測(cè)定，為d50值。所述研磨可以使用工業(yè)高剪切膠體磨，例如，可以為啟東市華宇機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的hya系列高剪切膠體磨。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(1a)或(1b)所得的漿液的固含量滿足噴霧干燥，實(shí)現(xiàn)成型得到球狀氧化鋁顆粒，并經(jīng)進(jìn)一步焙燒得到改性氧化鋁即可。優(yōu)選情況下，所述漿液的固含量為5～80重量％，優(yōu)選為10～60重量％。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)中所述噴霧干燥可以用于實(shí)現(xiàn)酸法提鋁所得氧化鋁成型，以適于進(jìn)一步焙燒得到適用于電解鋁生產(chǎn)的改性氧化鋁，優(yōu)選情況下，將步驟(1a)或(1b)所得的漿液送入噴霧干燥器進(jìn)行所述噴霧干燥，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150～800℃，噴霧干燥器的出口溫度為50～130℃。本發(fā)明中，噴霧干燥器可以選自壓力式或離心式噴霧造粒，例如，可以選擇無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司生產(chǎn)的dz壓力噴霧造粒干燥機(jī)和gz高速離心噴霧干燥機(jī)。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，經(jīng)所述噴霧干燥成型得到的球狀氧化鋁顆粒的平均粒徑為45～150μm。可以通過mastersizer3000測(cè)定，為d50值。
根據(jù)本發(fā)明，步驟(3)中焙燒用于得到最終的改性氧化鋁。優(yōu)選情況下，在步驟(3)中，焙燒溫度為200～1300℃；焙燒時(shí)間為0.25～6h，優(yōu)選為0.5～3h。具體地，所述焙燒使顆粒進(jìn)一步干燥，并控制燒失量。
進(jìn)一步地，可以依據(jù)步驟(1a)和(1b)中使用的鋁溶膠或酸液選擇適用的所述焙燒溫度。一種實(shí)施方式，當(dāng)所述酸液為含氫氟酸的酸液時(shí)，所述焙燒溫度需要設(shè)定在300℃以上，優(yōu)選為300～1300℃，更優(yōu)選為500～1150 ℃。
另一種實(shí)施方式，當(dāng)所述酸液為含有有機(jī)酸的酸液，或者所述鋁溶膠為有機(jī)酸穩(wěn)定的鋁溶膠時(shí)，所述焙燒溫度可以設(shè)定在較低溫度下即可焙燒，例如200℃～1300℃，優(yōu)選為200～1150℃。
還有一種實(shí)施方式，當(dāng)所述酸液為鹽酸、硝酸或者硫酸的溶液，或者所述鋁溶膠為無機(jī)酸穩(wěn)定的鋁溶膠時(shí)，所述焙燒溫度可以設(shè)定在較高溫度下進(jìn)行焙燒，例如所述焙燒溫度為500℃～1300℃，優(yōu)選為500～1150℃。
本發(fā)明還提供了一種由本發(fā)明的改性方法制得的改性氧化鋁，所述改性氧化鋁的松裝密度為0.85g/cm3以上，磨損指數(shù)為20％以下，安息角為35°以下。本發(fā)明中，可以通過gb/t6609.25-2004測(cè)定氧化鋁松裝密度；通過gb/t6609.24-2004測(cè)定氧化鋁的安息角；通過gb/t6609.33-2009測(cè)定氧化鋁的磨損指數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明的改性氧化鋁在電解鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法，包括：(a)將粉煤灰進(jìn)行酸法提鋁，得到氧化鋁；(b)將步驟(a)所得的氧化鋁通過本發(fā)明的酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法進(jìn)行改性。
優(yōu)選地，步驟(a)中粉煤灰酸法提鋁的方法為硫酸法、鹽酸法、硝酸法或明礬法。
更具體地，可以參照cn101811712a、cn102351227b中公開的方法將粉煤灰進(jìn)行酸法提鋁得到氧化鋁。在此將cn101811712a、cn102351227b中的內(nèi)容全部引入本發(fā)明中。
本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明的粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法制得的改性氧化鋁，所述改性氧化鋁的松裝密度為0.85g/cm3以上，磨損指數(shù)為20％以下，安息角為35°以下。
本發(fā)明還提供了一種粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁制備電解鋁的方法，該 方法包括：(i)將粉煤灰進(jìn)行酸法提鋁，得到氧化鋁；(ii)將步驟(i)所得的氧化鋁通過本發(fā)明的粉煤灰酸法提鋁所得氧化鋁的改性方法進(jìn)行改性；(iii)將步驟(ii)所得的改性氧化鋁進(jìn)行電解得到電解鋁。
使用本發(fā)明的改性氧化鋁進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，可以有具有較高電流效率。所述電流效率是在進(jìn)行氧化鋁電解生產(chǎn)鋁時(shí)，電解鋁的電流效率(η)，是指在電解槽通過一定電量(一定電流與一定時(shí)間)時(shí)，陰極實(shí)際析出的金屬鋁量與理論應(yīng)析出的金屬鋁量的百分比，即電流效率(η)＝(實(shí)際產(chǎn)鋁量/理論產(chǎn)鋁量)×100％。電流效率是電解鋁生產(chǎn)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一(《電解鋁生產(chǎn)工藝與設(shè)備》，王捷，冶金工業(yè)出版社，2006年)。電流效率高，說明氧化鋁電解生產(chǎn)鋁的生產(chǎn)效率高，工業(yè)生產(chǎn)適用性好。
以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
以下實(shí)施例和對(duì)比例中，
通過mastersizer3000測(cè)定氧化鋁的平均粒徑；
通過gb/t6609.25-2004測(cè)定氧化鋁松裝密度；
通過gb/t6609.24-2004測(cè)定氧化鋁的安息角；
通過gb/t6609.33-2009測(cè)定氧化鋁的磨損指數(shù)。
制備例1
根據(jù)cn101811712a的實(shí)施例1，由流化床粉煤灰制備結(jié)晶六水氯化鋁。
將結(jié)晶六水氯化鋁在400℃煅燒2小時(shí)，然后在1100℃煅燒2小時(shí)，得到酸法提鋁所得氧化鋁aa-1。
將aa-1進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為0.45g/cm3，安息角為50.4°，磨損指數(shù)為75.0％。
將aa-1進(jìn)行平均顆粒直徑測(cè)定：平均顆粒直徑為329.8μm；磨損指數(shù) 測(cè)定完成后，aa-1的平均顆粒直徑為19.7μm。
將aa-1在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為80.1％。
制備例2
根據(jù)cn102351227b的實(shí)施例1，由粉煤灰制備十二水硫酸鋁鉀。
將十二水硫酸鋁鉀經(jīng)900℃焙燒后，得到酸法提鋁所得氧化鋁aa-2。
將aa-2進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為0.23g/cm3，安息角為65.1°，磨損指數(shù)為86.3％。
將aa-2進(jìn)行平均顆粒直徑測(cè)定：平均顆粒直徑為415.7μm；磨損指數(shù)測(cè)定完成后，aa-2的平均顆粒直徑為13.7μm。
將aa-2在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為73.2％。
對(duì)比例1
將氫氧化鋁在1050℃下焙燒，得到砂狀氧化鋁aa-3。
將aa-3進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.01g/cm3，安息角為32.3°，磨損指數(shù)為5.8％。
將aa-3進(jìn)行平均顆粒直徑測(cè)定：平均顆粒直徑為70μm；磨損指數(shù)測(cè)定完成后，aa-3的平均顆粒直徑為65μm。
將aa-3在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.1％。
實(shí)施例1
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
將氧化鋁aa-1采用超細(xì)磨粉機(jī)(河南紅星礦山機(jī)器有限公司高壓微粉機(jī))，破碎至平均顆粒直徑小于10μm；
按照氧化鋁aa-1總重的5重量％，將以hf計(jì)的氫氟酸水溶液(濃度 為2.1重量％)加入上述破碎的氧化鋁中，在50℃下進(jìn)行混合15min，得到氧化鋁漿液，固含量為30重量％；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司dz壓力噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為100μm；
將球狀氧化鋁在850℃下進(jìn)行焙燒0.5h，得到改性氧化鋁ma-1。
將ma-1進(jìn)行松裝密度、安息角、磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.09g/cm3，安息角為31.5°，磨損指數(shù)為2.1％。
將ma-1在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.5％。
實(shí)施例2
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
按照氧化鋁aa-2總重的1重量％，將以hf計(jì)的氫氟酸水溶液(濃度為1.5重量％)與氧化鋁aa-2一起在99℃下膠體磨(啟東市華宇機(jī)械制造有限公司hya系列高剪切膠體磨)中進(jìn)行研磨，得到固含量為60重量％的漿液，其中氧化鋁的平均顆粒直徑為小于15μm；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為800℃，出口溫度為100℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為70μm；
將球狀氧化鋁在350℃下進(jìn)行焙燒3.0h，得到改性氧化鋁ma-2。
將ma-2進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為0.99g/cm3，安息角為31.8°，磨損指數(shù)為5.2％。
將ma-2在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.1％。
實(shí)施例3
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
將氧化鋁aa-1采用超細(xì)磨粉機(jī)破碎至平均顆粒直徑小于20μm；
按照氧化鋁aa-1總重的10重量％，將以氧化鋁計(jì)的鋁溶膠(濃度為1重量％，ph值為1.0)與上述破碎的氧化鋁在15℃下進(jìn)行混合10min，得到氧化鋁漿液，固含量為10重量％；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為50μm；
將球狀氧化鋁在900℃下進(jìn)行焙燒2h，得到改性氧化鋁ma-3。
將ma-3進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為0.99g/cm3，安息角為31.2°，磨損指數(shù)為2.5％。
將ma-3在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.7％。
實(shí)施例4
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
按照氧化鋁aa-2的總重的10重量％，將以氧化鋁計(jì)的鋁溶膠(濃度為8重量％，ph值為4)與氧化鋁aa-2一起在50℃下于下膠體磨(啟東市華宇機(jī)械制造有限公司hya系列高剪切膠體磨)中進(jìn)行研磨，得到固含量為50重量％漿液，其中氧化鋁的平均顆粒直徑小于10μm；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為50μm；
將球狀氧化鋁在1000℃下進(jìn)行焙燒1h，得到改性氧化鋁ma-4。
將ma-4進(jìn)行松裝密度、安息角和磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.07g/cm3，安息角為31.3°，磨損指數(shù)為3.5％。
將ma-4在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.9％。
實(shí)施例5
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
將氧化鋁aa-1采用超細(xì)磨粉機(jī)破碎至平均顆粒直徑小于15μm；
按照氧化鋁aa-1總重的20重量％，將以乙酸計(jì)的乙酸水溶液(濃度為6重量％)加入上述破碎的氧化鋁中，在85℃下進(jìn)行混合15min，得到氧化鋁漿液，固含量為25重量％；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為50μm；
將球狀氧化鋁在600℃下進(jìn)行焙燒1h，得到改性氧化鋁ma-5。
將ma-5進(jìn)行松裝密度、安息角、磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.03g/cm3，安息角為31.7°，磨損指數(shù)為5.1％。
將ma-5在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.5％。
實(shí)施例6
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
將氧化鋁aa-2采用超細(xì)磨粉機(jī)破碎至平均顆粒直徑小于10μm；
按照氧化鋁aa-2總重的10重量％，將以hno3計(jì)的硝酸水溶液(濃度為1.1重量％)加入上述破碎的氧化鋁中，在30℃下進(jìn)行混合5min，得到氧化鋁漿液，固含量為10重量％；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為50μm；
將球狀氧化鋁在1200℃下進(jìn)行焙燒0.5h，得到改性氧化鋁ma-6。
將ma-6進(jìn)行松裝密度、安息角、磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.02g/cm3，安息角為32.1°，磨損指數(shù)為3.2％。
將ma-6在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為93.1％。
實(shí)施例7
本實(shí)施例說明本發(fā)明的氧化鋁改性方法。
將氧化鋁aa-1采用超細(xì)磨粉機(jī)破碎至平均顆粒直徑小于10μm；
按照氧化鋁aa-1總重的5重量％，將以hcl計(jì)的鹽酸水溶液(濃度為7.5重量％)加入上述破碎的氧化鋁中，在65℃下進(jìn)行混合，得到氧化鋁漿液，固含量為60重量％；
將上述漿液送入噴霧干燥器(無錫市陽光干燥設(shè)備有限公司gz離心噴霧造粒干燥機(jī))中進(jìn)行噴霧干燥成型，噴霧干燥器的進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為130℃。得到球狀氧化鋁，平均顆粒直徑為50μm；
將球狀氧化鋁在1000℃下進(jìn)行焙燒2h，得到改性氧化鋁ma-7。
將ma-7進(jìn)行松裝密度、安息角、磨損指數(shù)測(cè)定：松裝密度為1.09g/cm3，安息角為31.9°，磨損指數(shù)為4.5％。
將ma-7在正常工況下進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)，電流效率為94.1％。
從實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，本發(fā)明提供的方法獲得的改性氧化鋁，解決了酸法提鋁所得氧化鋁存在的松裝密度低、顆粒強(qiáng)度小和安息角大的缺點(diǎn)，用于電解鋁生產(chǎn)時(shí)提高了電流效率，可直接用于電解生產(chǎn)鋁。