處理鋁土礦生產氧化鋁的方法
2023-06-24 23:06:01 1
專利名稱：處理鋁土礦生產氧化鋁的方法
技術領域：
本發明涉及氧化鋁的生產工藝，特別是涉及到用鋁土礦製取氧化鋁的方法。
鋁土礦經處理後所得產品為氧化鋁，該產品廣泛用於國民經濟中，從氧化鋁可以生產出金屬鋁，電爐氧化鋁，磨料和工業生產各部門所必需的多種其它產品。在以鋁土礦製取氧化鋁的工藝中，將原料中有效成分即氧化鋁完全回收具有極重要的意義，氧化鋁的收得率會最終決定整個生產的經濟性。
從鋁土礦中提取氧化鋁已經有了很多方法，由於原料中礦物組分的複雜性和雜質的存在，氧化鋁的收得率變化很大。
目前工廠中處理鋁土礦一般是採用拜爾法。為了強化從鋁土礦提取氧化鋁的工藝，可加入石灰(石灰乳)和其它含鈣的化合物。當鋁土礦在反回溶液中被磨細時，將石灰加入其中。在磨細時石灰的最佳加入量為鋁土礦重量的4%(
.И.拉依尼爾著的「氧化鋁生產」，1960年，莫斯科冶金出版社，第201頁)。
大多數工廠所採用的按拜耳法從鋁土礦中提取氧化鋁的主要工藝流程包括以下的工藝。
將塊狀鋁土礦和含有氫氧化鈉形式存在的200～350克/升Na2O的返回鹼溶液加入到粉碎機中，以便破碎，這些鹼液是來自蒸發工段，溫度為105～120℃。根據計算按一定比例在球磨機中加入石灰乳，其中氧化鈣的量加入的幹鋁土礦重量的3～4%。磨細後得到的礦漿(原料礦漿)溫度為90～100℃，保持2～10小時以進行脫矽過程。
將獲得的礦漿送入熱交換器，在熱交換面上它被加熱到100～200℃的溫度(平均為150℃)。然後把加熱過的礦漿送入壓煮器組。在頭幾個壓煮器內用強蒸汽通過熱交換表面，或用專門的高溫傳熱器把礦漿加熱到200～280℃，並在其餘的壓煮器內在最高溫度下靜置。此時壓煮器內的壓力達到25～40大氣壓或更高，礦漿在壓煮器組內總的停留時間為3小時。在此期間氧化鋁從鋁土礦中浸出生成鋁酸鈉，並進入含有若干過剩的氫氧化鈉的液相中。壓煮過程的結果，得到由鋁酸鹽鹼溶液和不溶於鹼溶液的固體殘渣(赤泥)所組成的懸浮液(壓煮液)。
浸出後，鋁酸鹽溶液內含有Na2O180～300克/升和Al2O3190～300克/升。接著把壓煮液送入多段的自蒸發器(分離器)內，使它冷到105～110℃的溫度。在最後幾段自蒸發器中壓力也相應降低到接近大氣壓。
用工藝水(洗滌赤泥後的第一段工藝水)稀釋冷卻後的壓煮液。然後藉助於稀釋過的壓煮礦漿在凝聚槽內沉澱而使鋁酸鈉溶液和固體殘渣(赤泥)分離，把鋁酸鹽溶液(凝聚槽溢流)送往控制過濾以分離出被溢流帶出的顆粒，並進行下一步處理。
把帶有一定量鋁酸鈉溶液的濃密的赤泥在凝聚槽系統中進行多段逆流洗滌。在最後的洗滌裝置內送入熱水。從最後洗滌裝置內得到的濃密的赤泥被送往渣場，而溢流則輸給前一洗滌裝置供濃密赤泥漿化用。第一個洗滌裝置出來的溢流則供壓煮液稀釋用。必要時(溶液中積聚了碳酸鹽，草酸鹽)，把淡的洗滌水(例如赤泥洗滌的第2和第3級凝聚槽的溢流)送往苛化裝置。用石灰處理溢流以便使碳酸鈉苛化，並除去溢流中所含的部分有機雜質。苛化過程中產生固化沉澱物，被稱做苛化泥渣，苛化泥渣中含有相當量的氧化鋁，也被送往渣場。淨化後的洗滌水返回供赤泥逆流洗滌用。
使過濾後的鋁酸鈉溶液和懸浮在其中的氫氧化鈉(晶種)保持長時間接觸，同時降低溫度，該過程在空氣或機械攪拌的裝置內進行。在55～75℃的溫度下開始產生鋁酸鈉的分解(水解)反應，並在40～50℃溫度下結束，反應過程持續時間為55～70小時。結果得到懸浮液，使它濃縮，從氫氧化鋁中分離出母液，將氫氧化鋁送往洗滌。蒸發母液使其達到返回溶液所必需的濃度，以供鋁土礦的浸出，濃縮後的母液返回工藝流程的第一階段，以作為鋁土礦浸出的返回液的一部分。
將洗淨後的氫氧化鋁焙燒(煅燒)以除去水分，並得到無水氧化鋁，煅燒的溫度是1200℃。
處理含TiO2和鐵(針鐵礦，Fe OOH)的鋁土礦的已知方法也要使用石灰(SU，A，3，737，514)。該方法是用鹼溶液在含鈣化合物的混合物中先浸出鋁土礦，此時CaO的量應保持如下比例CaO∶TiO2＝0.5～1.0(最好是0.8～1.0)。浸出溫度為280～350℃(280～320℃)，浸出時間應能足以使所有的針鐵礦轉化為赤鐵礦並生成鈦酸鈣。在第一階段的浸出之後應使礦漿進行第二階段的浸出，溫度為200～350℃(200～255℃)，其時間應足以回收礦石中的所有可溶性氧化鋁第Ⅰ階段為30分鐘;第Ⅱ階段為45分鐘;第3，737，514號專利所述的方法是很複雜的，因為它需要兩段的浸出流程，而且溫度規範也很嚴格(浸出在280～320℃之下進行)。這就使工藝設備製造變得複雜和昂貴。為了在280～320℃的溫度下實現浸出過程，就需要研究特殊結構的壓煮器和其他附屬設備。此外，要獲得高性能的傳熱器就需要解決特殊的技術問題。
所提出的在有石灰的情況下把鋁土礦處理成氧化鋁的方法需要在鋁土礦磨細的階段把石灰加進去，這就會產生它的利用率不足的缺點，因為在溫度為90～105℃預熱器內加熱之前的磨細過程中，石灰就產生化學反應，生成鈦酸鈣，鋁酸鈣，因此在壓煮過程之前它的大部分實際上已不能起反應。
已經作過一些濃度，就是把石灰直接加到反應區內以提高其工作效率(US，A，3，966，874)，按照該專利的方法，在浸出含有不少於1%針鐵礦(1～25%)和不少於1%水軟鋁石礦(1～60%)的鋁土礦時，要把漿加熱到鋁土礦的分解溫度即不低於200℃才把石灰加入。把原料鋁土礦漿加熱到不低於200℃的溫度，再將熱礦漿送入溫度不低於225℃(230～250℃)的反應用壓煮器內(送入分解區)，同時其中加入不少於1%(1～3%)的含鈣物料CaO、Ca(OH)2或CaCO3，使礦漿在壓煮器內停留45分鐘。按照這種方法Al2O3的收得率為87%。當在鋁土礦磨細階段把石灰加入到礦漿中，即在加熱前加入，按照目前已知的和一般通用的工藝進行浸出，其Al2O3的收得率為86%。
該方法雖能稍提高氧化鋁的收得率，但相對於從鋁土礦中完全回收它們這一點來說，其值仍是不高的，因為在這種方法的條件下石灰的利用是不完全的。首先這是因為鈦酸鈣和含水柘榴石的形成消耗了一部分石灰，剩餘的石灰由於在它的顆粒上生成上述化合物的保護膜，而使活性受到顯著損失。
因此，在先有的方法中，沒有一種方法能不利用複雜的工藝和設備就能以足夠高的收得率從鋁土礦中浸出氧化鋁。
本發明主要目的是改進從鋁土礦中製取氧化鋁的工藝條件，使其能用簡單的工藝來處理有不同礦物組分的鋁土礦，並以最完全的程度從中回收氧化鋁。
為了實現這一目的，在所提出的這種由鋁土礦生產氧化鋁的方法中，包括磨細鋁土礦以獲得礦漿，加入含鈣的添加物，把礦漿加熱到200～280℃的溫度，用工藝水稀釋礦漿，從鋁酸鹽溶液中分離出固相併接著分解含在鋁酸鹽溶液中的鋁酸鈉，其辦法是在晶種存在的條件下把溶液冷卻至40～50℃，利用氫氧化鋁來作晶種而得到懸浮液，從其中分離出所形成的氫氧化鋁。按照本專利，含鈣添加物在鋁土礦磨細階段加入，加入量按克分子比應為CaO∶TiO2＝0.7～2.0，在礦漿加熱後加入量按克分子比應為CaO∶Fe2O3＝0.1～0.3。
所提出的方法能夠用於各種礦產地的鋁土礦和有不同的礦物組分(三水鋁石，水軟鋁石，硬水鋁石)的鋁土礦。採用所推薦的這種方法，由於它能提高含鈣添加物的活性而使浸出過程強化，並且能使水化物形式的氧化鎂例如針鐵礦，含鋁針鐵礦轉化為無水赤鐵礦，並可保證這種轉化的不可逆性，從而能強化赤泥的濃密和洗滌過程。
在磨細和預熱階段把石灰加到礦漿原料中，可使反應區內鈦的化合物同石灰相互作用而生成CaO·TiO2。
已知從鋁土礦中提取氧化鋁時，其收率不高的一個原因是含氧化鋁礦物的表面有一層保護膜，這層膜會阻礙鹼進入鋁的礦物內。在礦物表面生成的鈦酸鈉是很薄的一層保護膜，當加入氧化鈣時會生成鈣鈦礦，因此它會促進鹼進入到氧化鋁之中。在這一反應機理下開始生成鋁酸鈣和鈦酸鈉大量沉澱。升高溫度後鋁酸鈣分解並分離出遊離的石灰，後者和二氧化鈦和鈦酸鈉反應，生成結晶狀的鈦酸鈣沉澱，沉澱物是密實的且溶液中所收得的Al2O3增加。這樣一來;石灰一方面能作為化學試劑消除TiO2的有害影響，另一方面又能作為催化劑促進生成鋁酸鈣水化物那樣的中間化合物。(BAMN論集No.39，1957年，第62頁.列寧格勒，H.K.特魯辛娜「鋁土礦浸出過程中石灰的作用」)。
分兩階段加入石灰的辦法，即在鋁土礦磨細階段和礦漿加熱之後(浸出階段)加入石灰，能最有效地利用含鈣添加劑。
在鋁土礦磨細階段和預先加熱至溫度為90～200℃的階段，加入含鈣的添加物能使CaO同鈦的化合物和鋁酸鈉發生作用，生成鈣鈦化合物和鋁酸鈣水化物。在這一階段所加入含鈣化合物的量應考慮到能使TiO2完全化合成CaO·TiO2還要估計到石灰化學活性的部分損失，以及由於生成六水鋁酸鈣3CaO·Al2O3·6H2O和部分柘榴石水化物而造成的消耗。試驗表明，在這一階段加入石灰的量應能保證如下的克分子比CaO∶TiO2＝0.7～2.0。
當形成鈣鈦礦時，含氧化鋁物料和其他材料的表面會從保護膜內解離出來，並使氫氧化鈉和石灰這些試劑更容易進入其中。第一階段內大部分的二氧化矽將與柘榴石水化物相結合。
上述第一階段化學中反應的結果，使反應區內完成鈦的氧化物、二氧化矽化學反應的過程，並增大了礦物原料的裸露表面。
礦漿加熱後(浸出階段)在200～280℃的溫度下再補充加入一定數量的含鈣化合物，可促使氧化鋁從特別穩定的礦物如鋁針鐵礦，鋁柘榴石和硬水鋁石中分離出來而更加完全地溶解，並且使水化物形式的氧化鐵(針鐵礦)轉變為無水氧化鐵(赤鐵礦)，因為這些含鈣的添加物實際上在氧化鋁溶解過程中只起催化劑的作用，而在附屬反應中並不消耗。
為了強化鋁土礦的活化過程及合理利用廢料，作為含鈣的添加物，可採用含有鐵、鈣、矽氧化物的化合物，其克分子比為Fe2O3∶CaO＝0.05～0.11和SiO2∶CaO＝0.02～0.05，為了得到這種比例可使用含氧化鐵為2.5～25.0(重量)%、氧化鈣為55～85.0(重量)%的原料，以及含氧化矽為1.0～35.0(重量)%的原料，將其在溫度為950～1100℃之下煅燒，煅燒後把含有以氫氧化鈉形式存在的Na2O15～70克/升和氧化鋁5～20克/升的已製成溶液加到上述產品中。
在鋁土礦磨細階段和礦漿加熱後加入上述含鈣添加物，以提高從難於暴露的硬水鋁石或含鋁針鐵礦的鋁土礦中提取氧化鋁的收得率，收得率提高的實質在於焙燒上述氧化物時，使生成以下的化合物兩個鈣的鐵酸鹽2CaO·Fe2O3，氧化鈣CaO和兩個鈣的矽酸鹽2CaO·SiO2。把這些氧化物加到含有鹼和氧化鋁的已製成的溶液中，所有上述三種化合物便會和水及溶在其中的鋁土礦迅速反應，生成鋁鐵鈣的矽酸鹽水化物。
建議利用赤泥作為含氧化鐵的原料。如上所述，赤泥是按拜爾法處理鋁土礦時所得的廢料，它具有以下的組分(重量%)Fe2O342～61Al2O38～19CaO6～12SiO23～12Na2O 1.5～7煅燒損失8～15含鈣和矽的氧化物的燒結產品會促使Al2O3和Na2O轉化為可溶性化合物，使用這些添加物時，在壓煮過程中Al2O3和Na2O會得到額外的浸出。
對於含氧化鈣的原料，建議利用石灰石，工藝水苛化的泥渣，草酸鹽泥渣。苛化泥渣和草酸鹽泥渣是在氧化鋁生產中消除鹼溶液中的碳酸鈉(Na2CO3)和有機雜質而生成的。淨化時氧化鋁的損失達6(重量)%，利用這些泥渣作添加物可以在過程中回收氧化鋁和減少它的損失。這就減少了由鋁土礦製取氧化鋁時的直接損耗。
作為含氧化矽的原料，建議使用不合格的高矽鋁土礦，這種鋁土礦是不能用拜耳法處理的。
和已知方法相比，所提出的從鋁土礦提取氧化鋁的方法能在浸出過程最完全的回收氧化鋁，收得率達96%。
此外，所提出的方法的工藝和設備製造都很簡單，而且適用於處理含有各種礦物組分的鋁土礦。
按照所提出的方法，鋁土礦的浸出於280℃的溫度下在一個階段內進行，它不需使用特殊的設備和參數要求很高的傳熱器。
浸出過程的強化是這樣實現的，即石灰或其他含鈣添加物分兩階段加入到工藝過程之中在鋁土礦破碎階段和在浸出時直接加入反應區。本方法在每一階段的具體加入量取決於所用原料的組成，這樣就有可能有效地利用加到過程中的含鈣添加物，提高其化學活性，因而顯著增設從鋁土礦中提取氧化鋁的收得率，並創造條件使針鐵礦形成的氧化鐵不可逆地轉化成赤鐵礦，因而顯著改善赤泥洗滌和濃縮的工藝過程。
所提出的處理鋁土礦的方法在過程中無需加入有害的無用(ба астный)鹽類，這一點是現有的一些方法中的特微。因此在壓煮浸出和蒸發過程中不會產生一系列的技術困難。此外，如上所述，在製備含鈣的添加物時，可使用由苛化泥渣，草酸鹽泥渣和赤泥組成的混合物。所有這些產物都是氧化鋁生產時的廢料，如棄掉也要損失其中所含的氧化鋁。利用這些廢料製備添加物可回收大部分的氧化鋁，而且額外增大了有用產品的產量。
因此，所提出方法的特微是工藝過程和設備製造簡單、加到工藝過程之中的添加物的利用率高，而且，因為它能適用於任何類型的鋁土礦，所以經濟性和通用性好。
以該方法從鋁土礦中提取氧化鋁在工藝操作上是簡單的，可按下述方式進行。
將鋁土礦、返回溶液、含鈣添加物加到供磨細用的球磨機內。含鈣添加物的加入量取決於鋁土礦的組成，並應保證克分子比CaO∶TiO2%＝0.7～2.0。對所獲得的溫度為90～100℃的原料礦漿攪拌2～10小時，以進行脫矽過程。然後加熱原料礦漿到100～200℃的溫度並送入壓煮器組，礦漿在其中熱至200～280℃。達到這一溫度後，向壓煮器內加入含鈣添加物，其量應足以保證製成的含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.1～0.3。在200～280℃的溫度下使礦漿靜置，時間不少於30～60分鐘。從壓煮器排出來的壓煮礦漿被送往分離器，冷卻到105～110℃，並用赤泥洗滌所產生的第一段洗滌水進行稀釋。
把稀釋後的壓煮礦漿送入凝聚槽，通過在槽內的沉澱使鋁酸鹽溶液和固相(赤泥)分離。赤泥被送往多段逆流洗滌處，第一段的洗滌水用於稀釋壓煮礦漿，必要時用石灰處理第二和第三段的洗滌水，以除去硫酸鹽和有機物質。把獲得的固體沉澱物(苛化泥渣)從溶液中分離出來，淨化後的溶液再用於洗滌赤泥，而苛化泥渣則送去供製備含鈣添加物用。
將洗滌後的赤泥運往渣場。
將鋁酸鹽溶液與一部分以前得到的作晶種用的氫氧化鋁混合攪拌並逐漸冷卻，需持續55～70小時，最終的溫度為40～50℃。將得到的氫氧化鋁和母液的懸浮液澄清，使母液和氫氧化鋁分離。
將母液蒸發，供鋁土礦磨細時用。
洗滌後的氫氧化鋁在溫度1200℃之下煅燒，便可得到有用的產品即氧化鋁。
按如下所述的方法製備含鈣添加物，其中鐵，鈣和矽的氧化物的克分子比為Fe2O3∶CaO＝0.05～0.11和SiO2∶CaO＝0.02～0.05。
原料為赤泥、不合格的鋁土礦、石灰石或苛化泥渣或草酸鹽泥渣，混合後在溫度950～1100℃下煅燒，形成燒結物，然後用含以氫氧化鈉形式存在的Na2O15～70克/升和Al2O35～20克/升的鹼液處理。使用第二和第三段洗滌水苛化的泥渣來代替石灰石是恰當的，這樣可以減少Al2O3的損失，後者通常是隨著苛化泥渣一起被拋棄。
為了更好地理解本發明，下面舉出具體的實例。
實例1三水鋁石和水軟鋁石型的鋁土礦，其成分按重量百分比為灼燒損失26.13、SiO22.10、Al2O348.0、Fe2O320.20、TiO22.8、及其它，共計算100，把礦加到球磨機內溼磨。在球磨機內同時送入返回鹼液，其中總的Na2O為255.75克/升、碳酸鹽狀態的Na2O為21.91克/升、氫氧化鈉狀態的Na2O為233.84克/升、Al2O3為111.68克/升，苛化度(克分子比Na2O∶Al2O3)為3.44。加到球磨機內的每一噸鋁土礦中加入3.61立方米的返回液，後者進入的溫度為110℃。球磨機內加入含有200克/升活性氧化鈣的石灰乳，其加入量應能使所得的含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶TiO2＝0.7。所得的原料礦漿從球磨機排料口送往收集原料礦漿的攪拌槽內。從球磨機出來的原料礦漿溫度為95℃，並在此溫度下在收集原料礦漿的攪拌槽內攪拌5小時，然後送往預加熱器，用新鮮蒸汽加熱至150℃，並送往壓煮器組，再在其中加熱到240℃的溫度。達到該溫度後，在壓煮器內按計量加入石灰乳，加入後應使所得含混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.3。礦漿在240℃的溫度下靜置，時間不少於60分鐘。從壓煮器出來的壓煮礦漿被送往分離器，冷卻到105～110℃，並用洗滌赤泥的第一段洗滌水來稀釋。
稀釋後的礦漿被送往凝聚槽，在槽內洗滌，使鋁酸鈉溶液同固相(赤泥)分離。赤泥被送往多段逆流洗滌，第一段的洗滌水返回稀釋壓煮礦漿，洗滌過的赤泥被運往渣場。
鋁酸鈉溶液內混入部分先前製備的作晶種用的氫氧化鋁，攪拌60小時，並使含晶種的溶液的溫度逐漸降低到45℃。獲得氫氧化鋁和母液的懸浮液，懸浮液沉澱後使母液和氫氧化鋁分離。
母液蒸發後返回供鋁土礦研磨時使用。
將洗淨的氫氧化鋁在1200℃的溫度下煅燒，獲得有用的氧化鋁產品。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.3%。
按照美國專利第3，966，874號的方法處理同一鋁土礦時，收得率為91.2%。
實例2
把鋁土礦放入球磨機內溼磨，同時加入返回的鹼液，返回溶液及鋁土礦的組成和它們的用量與實例1相同。加入的返回溶液溫度為105℃。在球磨機內加入含活性氧化鈣220克/升的石灰乳，其加入量應能使所得到的含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶TiO2＝0.76。製成原料礦漿，接著送往收集原料礦漿的攪拌槽內，並按實例1所述的工藝過程進行相似的處理。在壓煮器內溫度達到240℃後，按計量把石灰乳加入壓煮器內，加入後應使所得含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.212。以後的工藝過程和實例1相同，只是鋁酸鹽溶液的分解要持續70小時，且冷卻後的終止溫度為40℃。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.32%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦，氧化鋁的收得率為91.2%。
實例3和實例1相同，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。不同的只是加入球磨機內的石灰乳的量，加入量應使所得的含鋁土礦混合物內的克分子比為CaO∶TiO2＝1.02。
獲得溫度為98℃的原料礦漿，在攪拌槽內攪拌8小時，接著按實例1那樣進行同樣的工藝過程，不同的只是鋁酸鹽溶液的分解要歷時65小時，鋁酸鹽溶液冷卻後的最終溫度為42℃。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為93.97%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦，氧化鋁的收得率為91.1%。
實例4如實例1，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。不同的是加入球磨機內的石灰乳量應能使獲得的含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶TiO2＝1.53。後繼過程的進行如實例1。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.72%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦，氧化鋁的收得率為91.4%。
實例5如實例1，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。不同的是加入球磨機內的石灰乳量應能使獲得的含鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶TiO2＝2.04。後繼過程的進行如實例1。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為92.9%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦，氧化鋁的收得率為90.1%。
實例6如實例4，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。獲得的原料礦漿如實例1那樣放入收集礦漿的攪拌槽內攪拌，送往預加熱氣，然後在壓煮器內加熱到240℃。與實例1不同的是達到這一溫度後，按計量在壓煮器內加入石灰乳，加入後應使獲得的鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.100。後續過程的進行如實例1。
鋁土礦浸出時氧化鋁的收得率為92.62%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦時，氧化鋁的收得率為90.0%。
實例7如實例4，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。將獲得的原料礦漿如實例1那樣放在收集礦漿的攪拌槽內攪拌，送入預加熱器，然後到壓煮器，在其中加熱到240℃。和實例1不同的是在壓煮器內達到這一溫度後按計量加入石灰乳，加入後應使獲得的鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.15。後續過程的進行如實例1。
鋁土礦浸出時氧化鋁的收得率為93.95%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦時，氧化鋁的收得率為91.2%。
實例8所採用的水軟鋁石型的鋁土礦，其重量%組成為煅燒損失11.5、SiO22.8、Al2O355.0、Fe2O325.4、TiO22.49及其它合計100，把這種鋁土礦加入球磨機內溼磨。同時在球磨機內加入返回鹼液，其組成為總的Na2O為273，57克/升、碳酸鹽狀態的Na2O為16.96克/升、氫氧化鈉狀態的Na2O為256.61克/升、Al2O3為127.24克/升。
加到球磨機內的每噸鋁土礦中加入4.17立方米返回溶液，溶液進入溫度為120℃。再向球磨機內加入含活性氧化鈣190克/升的石灰乳，其加入量應能使所得的鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶TiO2＝1.72。把結果得到的原料礦漿從球磨機排料口送往收集原料礦漿的攪拌槽。從球磨機出來的原料礦漿的溫度為98℃，於該溫度下在收集原料礦漿的攪拌槽內攪拌4小時，然後送往預加熱器，用新鮮蒸汽加熱到190℃並裝入壓煮器組，加熱到235℃。達到這一溫度後，在壓煮器內按計量加入石灰乳，加入量應使獲得的鋁土礦混合物中的克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.22。
礦漿在235℃的溫度下保持不少於60分鐘。其後工藝過程的進行與實例1相同。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.00%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦時，氧化鋁的收得率為92.0%。
實例9如實例3，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。其後的工藝過程如實例1，不同的是礦漿在壓煮器內加熱至200℃，並在該溫度下向壓煮器內按計量加入石灰乳，加入量應使獲得的鋁土礦混合物內克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.3。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為91.9%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦時，氧化鋁的收得率為89.2%。
實例10如實例3，把鋁土礦、返回溶液和石灰乳加入球磨機內溼磨。其後的工藝過程如實例1，不同的是礦漿在壓煮器內加熱至220℃，並在該溫度下向壓煮器內按計量加入石灰乳，加入量應使獲得的鋁土礦混合物內克分子比為CaO∶Fe2O3＝0.3。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為92.93%。
按照美國專利第3，966，874號所述的方法處理同一鋁土礦時，氧化鋁的收得率為89.7%。
實例11如實例4那樣把鋁土礦處理成氧化鋁，不同的是使用含有鈣、鐵和矽的氧化物的產品作為含鈣添加物，氧化物中的克分子比為Fe2O3∶CaO＝0.05和SiO2∶CaO＝0.02為了製備含鈣的添加物，可把含有上述組分的氧化物與下述原料相混合不合格的鋁土礦(重量%)Al2O338.0、Fe2O313.0、SiO224.9、灼燒損失20、其它5;石灰石(重量%)CaO54.0、SiO21.3、Fe2O30.4、灼燒損失42.7、其它1.1;赤泥(重量%)Fe2O355.0、Al2O312.0、CaO9.0、SiO25.5、灼燒損失13、其它5。
得到的混合物在950℃的溫度下焙燒2小時。然後把生成的燒結塊用鹼液處理，鹼液的組成如下(克/升)氫氧化鈉狀態的Na2O15.5、Al2O35.0、溫度65℃。
浸出時氧化鋁的收得率為93.5%。
實例12如實例11，把鋁土礦處理成氧化鋁，不同的是使用具有下述克分子比的鈣、鐵和矽的氧化物產品作為含鈣添加物Fe2O3∶CaO＝0.08SiO2∶CaO＝0.03為了製備含鈣添加物，如實例11那樣把不合格的鋁土礦和赤泥混合，但用苛化泥渣來代替石灰石，苛化泥渣的組成為(重量%)Al2O311.2、CaO47.8、Na2O1.0、灼燒損失24.4。
得到的混合物在1050℃的溫度下焙燒1.5小時。得到的燒結塊用以下成分的鹼液處理，鹼液的組成為(克/升)氫氧化鈉狀態的的Na2O45.0、Al2O318.0、溫度70℃。
浸出時氧化鋁的收得率為94.0%。
實例13如實例11那樣把鋁土礦處理成氧化鋁，不同的是使用具有下述克分子比的鈣、鐵和矽的氧化物產品作為含鈣添加物
Fe2O3∶CaO＝0.11SiO2∶CaO＝0.05得到的混合物在1100℃的溫度下焙燒1小時。生成的燒結塊用鹼液處理，鹼液的成分為(克/升)氫氧化鈉狀態的的Na2O70、Al2O320.0、溫度70℃。
浸出時氧化鋁的收得率為93.1%。
實例14如實例8，把鋁土礦、返回溶液、石灰乳加入球磨機內溼磨，得到的原料礦漿經過10小時攪拌，然後送往預加熱器，加熱至150℃，並送入壓煮器，加熱至255℃，達到這一溫度後，如實例8向壓煮器內加入石灰乳。礦漿在255℃溫度下保持45分鐘，後續過程的進行和實例1及8相同。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.3%。
實例15如實例8，將鋁土礦、返回溶液、石灰乳加入球磨機內磨細，得到的原料礦漿經過2小時攪拌，在預熱器內把它加熱至200℃並送入壓煮器內浸出，在該處礦漿被加熱至265℃，達到這一溫度後，如實例8向壓煮器內加入石灰乳，後續過程的進行與實例1相同。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為94.7%。
實例16如實例8，將鋁土礦、返回溶液、石灰乳送入球磨機磨細，得到的原料礦漿經過6小時攪拌，然後送往預加熱器加熱至200℃。接著把礦漿送入壓煮器，加熱到280℃，達到這一溫度後，如實例8、13、14向壓煮器內加入石灰乳。礦漿在壓煮器內在280℃的溫度下保持30分鐘，後繼過程合的進行如實例8。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為95.0%。
實例17鋁土礦的浸出過程如實例15，不同的是用特殊製備的含鈣添加物來代替石灰石加到工藝過程中，添加物的製備方法如實例12所述。
鋁土礦浸出時氧化鋁的收得率為95.94%。
實例18如實例4那樣浸出鋁土礦，不同的是在壓煮器內鋁土礦被加熱到280℃。
鋁土礦浸出時氧化鋁的收得率為95.0%。
實例19如實例17那樣浸出鋁土礦，不同的用特殊製備的含鈣添加物代替石灰石加到工藝過程中，添加物的製備方法如實例12所述。
浸出鋁土礦時氧化鋁的收得率為95.8%。
權利要求
1.處理鋁土礦製取氧化鋁的方法，此方法包括磨細鋁土礦以獲得礦漿，加入含鈣添加物，加熱礦漿到200～280℃，用工藝水來稀釋礦漿，從鋁酸鹽溶液中分離出固相，並接著分離鋁酸鹽溶液中的鋁酸鈉，辦法是在晶種存在的條件下把溶液冷卻到40～50℃的溫度而得到懸浮液，用氫氧化鋁作為晶種，從得到的懸浮液中分離出生成的氫氧化鋁，其特微是在鋁土礦磨細階段加入含鈣添加物並使克分子比達到CaO∶TiO2=0.7～2.0，以及礦漿加熱後加入含鈣添加物並使克分子比達到CaO∶Fe2O3=0.1～0.3。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於以含鐵、鈣和矽的氧化物作為含鈣的添加物，氧化物的克分子比如下Fe2O3∶CaO＝0.05～0.11和SiO2∶CaO＝0.02～0.05，製備含鈣添加物時把含氧化物鐵2.5～25.0(重量)%的原料，含氧化鈣55.0～85.0℃(重量)%的原料和含氧化矽1.0～35.0(重量)%的原料在溫度950～1100℃之下焙燒，接著把含有呈氫氧化鈉狀態的Na2O15～70克/升和氧化鋁5～20克/升的溶液加到所得的燒結產品中。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於利用赤泥來作為含氧化鐵的原料。
4.根據權利要求2的方法，其特徵在於利用石灰石、工藝水苛化的泥渣和草酸鹽泥渣作為含氧化鈣的原料。
5.根據權利要求2的方法，其特徵在於利用不合格的高矽鋁土礦來作為含氧化矽的原料。
全文摘要
一種從鋁土礦中製取氧化鋁的方法，該方法包括在含鈣添加物存在的條件下磨細鋁土礦，其克分子比為CaO∶TiO
文檔編號C01F7/06GK1030560SQ8710473
公開日1989年1月25日 申請日期1987年7月10日 優先權日1983年4月18日
發明者諾姆·S·馬爾茨, 弗拉迪米爾·E·基斯萊夫, 瓦迪姆·S·斯密爾諾夫, 塔特亞那·S·萊夫維那, 尼古萊·S·什馬爾古年科, 阿歷山德爾·Y·普利盧斯基, 列奧積德·S·盧達謝夫斯基, 阿歷山德爾·G·蘇斯, 伊利娜·B·弗爾發羅娃, 尼娜·S·克哈佐娃, 迪那姆·L·那西羅夫, 康斯坦丁·V·科金 申請人:全蘇鋁鎂電極工業科學研究院