酸鹽聯合法生產氧化鋁工藝的製作方法
2023-06-24 23:22:01 1
專利名稱：酸鹽聯合法生產氧化鋁工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用含鋁矽酸鹽礦物(煤矸石、粘土、高嶺土)生產氧化鋁的方法。
目前，全世界絕大多數氧化鋁是用鋁土礦鹼法生產的。隨著鋁土礦資源的減少及開採難度的加大，鋁的生產將受到影響。尋求非鋁土礦原料，研究酸法及鹽法生產氧化鋁的工業方法，一直是科學工作者潛心研究的課題。
我國煤矸石，粘土、高嶺土等儲量豐富，酸法和鹽法處理這些含鋁矽酸鹽礦物，原則上較鹼法合理，因為酸法和鹽法可以在工藝初期將氧化矽排除。但酸法存在一系列缺點鋁鹽溶液除鐵困難;需防酸設備;酸的再生困難等。由於上述缺點，酸法一直沒有在工業化生產中得到應用。
酸鹼聯合法即先用酸法處理原料，得到含鐵氫氧化鋁，再以拜耳法處理得到合格氫氧化鋁，再煅燒為氧化鋁。該法副產大量硫酸銨，且工藝流程長，至今也沒有工業化生產的先例。
酸式硫酸銨法是先將硫酸銨在380℃熱解，生成硫酸氫銨並放出氨氣。氨氣用水吸收作為中和硫酸鹽溶液用。硫酸氫銨在加壓下，在200℃左右與焙燒過的粘土礦反應。該工藝熱解溫度高，且硫酸銨不與礦物直接燒結，而造成銨和硫的損失。
美國礦物局的硫酸銨法是一個不從氣體中再生硫酸的閉路循環法。但該法存在一些缺點粘土礦不經予先焙燒，直接與硫酸銨進行燒結，需在600℃左右才能使AL2O3轉化率提高到75%左右。我國吳錦教授對粘土和硫酸銨進行燒結也證明了這一點。由於硫酸氫銨在燒結過程中分解，造成氨和硫的損失;二、該法燒結後直接溶出，氧化鋁轉化率低;三、進入蒸發系統的水消耗大量熱能;四、氨水處理礬時，得到的氫氧化鋁夾雜鹼性硫酸鹽，造成氫氧化鋁不純，在煅燒時造成硫的損失;五、該法在工藝過程中還需預先將三價鐵還原為二價鐵，增加成本。
針對美國礦物局硫酸銨閉路循環法存在的上述缺點，我們研究成功了酸鹽聯合法生產氧化鋁新工藝。
本工藝對美國礦物局硫酸銨閉路循環法改進要點為一、粘土，高嶺土預先焙燒脫水，然後在300-320℃左右與循環中的硫酸銨進行燒結，有效地防止了銨和硫的損失。
二、硫酸銨燒結後的熟料，再加25-30%稀硫酸溶液浸取，可提高氧化鋁的轉化率。
三、離心分離的廢液分含鐵廢水與不含鐵廢水，分別作浸取和重結晶用液，降低了水的蒸發量，並防止了鋁、硫、銨的損失。
四、礬溶液與氨氣並流中和，可防止鹼式硫酸鋁的生成。
五、本工藝不必加任何還原劑即可達到除鐵目的。
酸鹽聯合法基於以下化學原理
…1
…2
…3
…4
(1)、(2)式為原料中氧化鋁在加熱的條件下，與硫酸銨反應，放出氨氣的過程。(3)式為鋁銨礬與氨氣中和，析出氫氧化鋁的過程。若硫酸銨焙燒溫度超過硫酸分解溫度，則硫酸氨銨發生自氧化還原反應
或造成氨和硫的損失。酸鹽聯合法採用降低(1)、(2)的溫度，使氧化鋁與硫酸銨在300-320℃下進行焙燒後使氧化鋁轉化率達75%左右，其餘未反應的氧化鋁再加酸浸出。其反應為
酸鹽聯合法的工藝流程為A、粘土礦在600-800℃下焙燒脫水。
B、硫酸銨焙燒焙燒脫水後的粘土礦與流程中循環的硫酸銨均勻混合，在300-320℃下進行燒結。
C、稀酸浸出用濃度為25-30%的硫酸溶液，在100℃左右將熟料浸取約2個小時。
D、熱過濾，冷卻結晶得銨明礬。
E、銨明礬重結晶。
F、中和銨明礬溶解後與硫酸銨燒結時產生的氨氣在80℃左右熱水中中和，PH值恆定在7-8。
G、氫氧化鋁的漂洗與乾燥。
H、氫氧化鋁經煅燒得氧化鋁。
I、中和銨明礬得到的硫酸銨母液經蒸發濃縮後循環使用。
實例1已焙燒脫水的粘土礦58g與116g硫酸銨均勻混合，在320℃下進行燒結。燒結分解出的氨氣中和已經製取的礬150g，中和溫度75℃，PH7-8。硫酸銨燒結後的熟料加硫酸16ml，水70ml，在110℃下浸取。熱過濾得礬213g。中和銨明礬得氫氧化鋁，將氫氧化鋁煅燒成氧化鋁17.2g。蒸發硫酸銨溶液得硫酸銨結晶92g。
實例2已焙燒脫水的粘土礦58g與132g硫酸銨均勻混合在300-320℃下進行燒結。燒結時產生的氨氣中和銨明礬200g，中和析出的氫氧化鋁煅燒得氧化鋁23.3g。燒結熟料加硫酸12ml，水60ml在105℃下浸取2小時，熱過濾得銨明礬185g。母液加氨水20ml中和，共得硫酸銨122g。
氧化鋁經分析SiO20.02%，Fe2O30.01%，Al2O399.03%，水份0.45%，優於國標一級品。
權利要求
1.一種利用煤矸石，高嶺土、粘土生產氧化鋁的工藝方法，其特徵在於將含鋁矽酸鹽礦物焙燒脫水，再加入循環中的硫酸銨進行燒結，燒結後的熟料再加入稀硫酸浸取，浸取料熱過濾得銨明礬，銨明礬重結晶除雜質後溶解與硫酸銨燒結段分解出的氨氣並流中和析出氫氧化鋁，母液經蒸發濃縮後循環使用。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於預先將礦物原料在600-800℃下進行焙燒脫水後，再與循環中的硫酸銨在300℃-320℃下進行燒結。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於硫酸銨燒結後的熟料再加入20-30%的稀硫酸進行浸取。
4.根據權利要求1的方法，其特徵在於銨明礬重結晶除雜質後用熱水溶解，再與硫酸銨燒結段分解出的氨氣在70°-80℃，PH為7-8的條件下並流中和，析出氫氧化鋁。
5.根據權利要求4的方法，其特徵在於銨明礬重結晶產生的含雜質廢液作為浸取硫酸銨燒結熟料用液。
6.根據權利要求4的方法，其特徵在於漂洗產生的母液作為銨明礬重結晶用液。
7.根據權利要求1的方法，其特徵在於銨明礬重結晶除鐵不必將三價鐵還原為二價鐵。
全文摘要
本發明是一種利用粘土、煤矸石、高嶺土等含鋁矽酸鹽原料生產氧化鋁的新工藝。將原料在預先焙燒脫水後與硫酸銨燒結、有效防止了銨和硫的損失。燒結後的熟料進行稀硫酸浸取。水的循環使用降低了水的流通量和鋁、硫、銨的損失。將礬溶液與氨氣並流中和，有效地防止了鹼式硫酸鋁的生成，不必加任何還原劑除鐵。氧化鋁轉化率達90—92％，質量穩定。其含Fe
文檔編號C01F7/26GK1061762SQ91111359
公開日1992年6月10日 申請日期1991年12月6日 優先權日1991年12月6日
發明者王海舟, 盛英漢, 吳集貴, 張根林, 蔡成良, 鄒良成, 馬嫻賢, 姚卡玲 申請人:蘭州工業資源技術研究所