一種高白度氫氧化鋁的生產方法
2023-06-07 16:50:31 2
專利名稱：一種高白度氫氧化鋁的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種氫氧化鋁的生產方法，尤其涉及一種利用燒結法所產的鋁酸鈉溶液生產高白度氫氧化鋁的方法，屬於氫氧化鋁的生產領域。
背景技術：
利用燒結法鋁酸鈉溶液生產高白度氫氧化鋁的方法，通常包括以下步驟將鋁土礦破碎後進行配料，在高溫下進行燒結；向燒結產物(熟料)中加入溶出調配液，將熟料溶出後分離得到鋁酸鈉溶液和燒結法赤泥；將鋁酸鈉溶液經過脫矽精製和分解，得到高白氫氧化鋁。在以燒結法氧化鋁生產過程中的鋁酸鈉溶液為原料生產高白度氫氧化鋁的過程中，溶液中的鉻離子等重金屬離子會吸附或夾雜在氫氧化鋁晶體中，原料雜質含量高，最終會導致產品中的雜質含量升高，使白度下降。嚴重影響了所產出的氫氧化鋁的白度，使得產出的氫氧化鋁的白度降低。採用燒結法生產氫氧化鋁，產品白度受生產原料中雜質含量的影響較大，使產品質量不穩定。如果鋁酸鈉溶液不經過淨化處理，直接生產氫氧化鋁，所得氫氧化鋁的白度最低在80%左右，給生產造成嚴重後果。生產上熟料燒結溫度的變化也會影響到溶液中的雜質含量，從而使產出氫氧化鋁的白度降低，導致白度經常低於標準要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有的利用燒結法鋁酸鈉溶液生產高白度氫氧化鋁的方法中所存在的氫氧化鋁白度較低、產品質量不穩定等缺陷，提供一種新的高白度氫氧化鋁的生產方法，該生產方法所製備的氫氧化鋁白度高、產品質量穩定。本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的
一種高白度氫氧化鋁的生產方法，包括將鋁土礦破碎後配料燒結；向燒結產物中加入溶出調配液，將燒結產物溶出得到鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液經過脫矽精製和分解，得到高白度氫氧化鋁；其中，所述的溶出調配液中含有淨化劑。其中，為了達到更好的淨化效果，所述淨化劑在溶出調配液中的含量優選為 0. 1 5 Kg/m3，更優選為 1. 0 Kg/m3。所述的淨化劑優選為在鹼溶液中能夠溶解的二價硫化物，例如，可以是硫化鈉、硫化鉀或其它在鹼性溶液中可以溶解的硫化物；優選為硫化鈉。所述硫化鈉或其它負二價硫的化合物可以含有結晶水，也可以不含結晶水。正常情況下，氧化鋁生產過程中熟料中的二價硫是一個相對穩定的數值，一般來說在0. 35士0. 03% ；孰料溶出過程中二價硫的溶出率也是一個比較穩定的數值，一般來說 S2_的溶出率在60士 10%，溶液中的爐_在0. lg/L左右。當生產操作不穩定時，熟料中的二價硫含量會減少，就導致了溶出液中的二價硫含量降低。溶出液中的二價硫是重金屬離子的一種非常有效的沉澱劑，所以，溶出液中二價硫含量的降低給溶出過程中重金屬離子的沉澱帶來了一個負面影響，致使流程中鉻離子的濃度升高。本發明通過大量的試驗發現，通過在溶出調配液添加一定用量的二價硫，可以沉澱溶液中的鉻離子，對溶液進行深度淨化，從而穩定溶液色度。從添加效果上來看，二價硫的添加量越大，似乎效果越好，但大量添加會增加燒結法系統的的硫含量，從而帶來其它的問題。如果燒結法氧化鋁生產運轉正常，則流程中的硫存在一個相對穩定的平衡，熟料中的硫和二價硫也相對穩定。與此同時，最終產品氫鋁的白度也達到合格要求且同樣相對穩定。這樣，硫化鈉的添加也應該以此為基礎篩選得到最佳的添加量。所以，摸索到二價硫的一個最適宜的添加量是一個非常重要的問題。正常情況下，熟料(燒結產物)中的二價硫含量為0. 35%左右。熟料溶出過程中，溶出L/S為4. 0，則每Im3溶液加熟料250kg，熟料中二價硫溶出率以62%計，每Im3溶液可溶出二價硫250X0. 35%X0. 62 = 0. 54 kg/m3。如果生產出現異常情況，熟料中二價硫降至 0. 2%，則當時單位溶液中二價硫的溶出量為=250X0.2X0. 62 = 0.31 kg/m3。生產上所使用的工業硫化鈉含有4個結晶水。溶液中每添加0. 1 kg/m3 二價硫， 相當於每Im3溶液添加了 0. 5kg工業硫化鈉。這樣，如上述情況熟料中二價硫從0. 35%降至0. 2%時，溶液中二價硫減少了 0. 23 kg/m3，這部分二價硫需要添加硫化鈉來補充至正常值，需要的添加量為1. 15kg/m3。如果硫化鈉添加量過小，如低於0. 1 kg/m3時，相當於二價硫的添加量為0. 02 kg/m3時，添加量太小，試驗結果發現，不足以淨化溶液，穩定產品指標， 所以添加量應大於這一數值；在試驗過程中，能夠監測到氧化鋁熟料中二價硫的最高值為 0. 58%，如果這部分二價硫以62%的溶出率溶出，在溶液中的二價硫濃度為0. 9kg/m3，如果這部分二價硫全部由添加的硫化鈉來提供，需要添加4. 5kg/m3，最終，本發明通過大量的試驗確定流程中工業硫化鈉的添加量最大值應該小於5kg/m3。實際應用過程中，根據熟料中硫含量的變化情況，需要添加的硫化鈉含量可以等比例的計算得出。同時，根據生產上熟料中二價硫含量的增加，硫化鈉的添加量也應該進行相應的減量調整。如果添加硫化鉀或其它可溶性的硫化物，而不是硫化鈉，則其添加量應以硫化鈉的添加量為準，按分子量折算成等當量二價硫的量，也就是說，需要保證其它淨化劑中二價硫的添加量與添加工業硫化鈉時相同。高白度氫氧化鋁是一個重要的化學品氧化鋁品種，產品售價高，利潤空間大。現有的燒結法得到的鋁酸鈉溶液中含有一定量的鉻、銅等重金屬雜質離子，這些雜質離子對產品氫氧化鋁的白度影響非常大，大大降低了氫氧化鋁產品的白度，導致產品質量極不穩定。本發明通過在熟料溶出過程中添加淨化劑(溶出調配液中加入淨化劑)，含有淨化劑的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、銅等重金屬離子反應生成沉澱，再將溶出漿進行固液分離，有效除去鋁酸鈉溶液中微量的鉻、銅等重金屬離子，使溶液得到淨化。淨化後的溶液中重金屬離子等雜質離子(例如，鉻等重金屬離子)的濃度小於lppm。將淨化後的鋁酸鈉溶液通過脫矽精製和分解，得到白度穩定在94士 1%的氫氧化鋁，達到了高白氫氧化鋁的要求且質量穩定。本發明方法可有效提升氫氧化鋁產品白度並穩定了氫氧化鋁產品的質量，本發明方法工藝流程簡單，易操作，效果明顯。
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圖1本發明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的範圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和範圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護範圍內。實施例1
將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/L，氧化鋁濃度Al2O3:45g/L，碳酸鹼濃度Na2Oe 20g/L)，其中，溶出調配液中添加硫化鈉，硫化鈉的添加量為lKg/m3。添加硫化鈉的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、銅等重金屬離子反應生成沉澱，將溶出漿進行固液分離，溶液得到淨化。經檢測，淨化後溶液中鉻離子或銅離子濃度均小於1. Oppm。將淨化後的溶液進行脫矽(以提高溶液的A/S)，脫矽後的溶液分解得到高白氫氧化鋁。經檢測，本實施例所製備得到的氫氧化鋁的技術指標為白度94. 8% ;Si02 0. 01% ；Fe2O3 0. 008% ；Na2O 0. 15%。本實施例所製備的氫氧化鋁的白度高、其它化學成分完全符合質量要求且質量非常穩定。實施例2
將鋁土礦破碎後配料、高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/L， 氧化鋁濃度Al2O3:45g/L，碳酸鹼濃度Na20e:20g/L)，其中，溶出調配液中添加硫化鈉，硫化鈉的添加量為5Kg/m3。添加硫化鈉的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、銅等重金屬離子反應生成沉澱，將溶出漿進行固液分離，溶液得到淨化。經檢測，淨化後溶液中鉻離子或銅離子濃度均小於l.Oppm。將淨化後的溶液進行脫矽(以提高溶液的A/S)，脫矽後的溶液分解得到高白氫氧化鋁。經檢測，本實施例所製備得到的氫氧化鋁的技術指標為白度94. 9% ;Si02 0. 015% ；Fe2O3 0. 015% ；Na2O 0. 26%。本實施例所製備的氫氧化鋁的白度高、其它化學成分完全符合質量要求且質量非常穩定。實施例3
將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/L，氧化鋁濃度Al2O3:45g/L，碳酸鹼濃度Na2Oe 20g/L)，其中，溶出調配液中添加硫化鈉，硫化鈉的添加量為0. lKg/m3左右。添加硫化鈉的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、 銅等重金屬離子反應生成沉澱，將溶出漿進行固液分離，溶液得到淨化。經檢測，淨化後溶液中鉻離子或銅離子濃度均小於1. Oppm。將淨化後的溶液進行脫矽(以提高溶液的A/S)， 脫矽後的溶液分解得到高白氫氧化鋁。經檢測，本實施例所製備得到的氫氧化鋁的技術指標為白度93. 9% ;Si02 0. 021% ；Fe2O3 0. 013% ；Na2O 0. 19%。本實施例所製備的氫氧化鋁的白度高、其它化學成分完全符合質量要求且質量非常穩定。實施例4
將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/L，氧化鋁濃度Al2O3 45g/L，碳酸鹼濃度Na2Oe 20g/L，)其中，溶出調配液中添加硫化鉀，硫化鉀的添加量為lKg/m3左右。添加硫化鉀的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、銅等重金屬離子反應生成沉澱，將溶出漿進行固液分離，溶液得到淨化。經檢測，淨化後溶液中鉻離子或銅離子濃度均小於l.Oppm。將淨化後的溶液進行脫矽(以提高溶液的A/S)，脫矽後的溶液分解得到高白氫氧化鋁。經檢測，本實施例所製備得到的氫氧化鋁的技術指標為白度94. 5% ;Si02 0. 021% ；Fe2O3 0. 0012% ；Na2O 0. 19%。本實施例所製備的氫氧化鋁的白度高、其它化學成分完全符合質量要求且質量非常穩定。實施例5
將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/L，氧化鋁濃度Al203:45g/L，碳酸鹼濃度Na2Oe: 20g/L)，其中，溶出調配液中添加含有4個結晶水的硫化鈉，其添加量為0. 8Kg/m3。添加含有4個結晶水的硫化鈉的調配液在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中的鉻、銅等重金屬離子反應生成沉澱，將溶出漿進行固液分離，溶液得到淨化。經檢測，淨化後溶液中鉻離子或銅離子濃度均小於l.Oppm (實驗室ICP分析精度只能到lppm)。將淨化後的溶液進行脫矽(以提高溶液的A/S)，脫矽後的溶液分解得到高白氫氧化鋁。經檢測，本實施例所製備得到的氫氧化鋁的技術指標為白度94. 7% ;Si02 0. 025% ；Fe2O3 0. 016% ；Na2O 0. 26%。本實施例所製備的氫氧化鋁的白度高、其它化學成分完全符合質量要求且質量非常穩定。試驗例
在燒結法生產氫氧化鋁的生產流程進行了添加淨化劑的工業試驗。將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液(全鹼濃度Na20T:60g/ L,氧化鋁濃度Al203:45g/L，碳酸鹼濃度Na20e:20g/L)，其中，溶出調配液中添加硫化鈉 0. 1 5 Kg/m3 ；4小時後，淨化後的溶液中Cr開始小於lppm，此後，一直是小於Ippm ；與此相對應，隨著生產液量隨流程的推進，碳酸化分解原液中的Cr從添加14小時後開始降低， 由原來的14ppm逐漸減少為llppm、9ppm、3ppm，直至試驗開始22小時後小於lppm，此後一直小於lppm。從外觀上看，溶液顏色也從黃綠色變為了無色。與此相對應，碳酸化分解產出的最終氫氧化鋁產品白度開始升高，從90%以下升至最後大部分大於94%，甚至大95%以上，較以前高了兩個百分點左右。
權利要求
1.一種高白度氫氧化鋁的生產方法，包括鋁土礦配料高溫燒結；燒結產物中加入溶出調配液溶出燒結產物，得到鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液經過脫矽精製和分解，得到氫氧化鋁；其特徵在於所述的溶出調配液中含有淨化劑。
2.按照權利要求1所述的生產方法，其特徵在於所述淨化劑在溶出調配液中的添加量為 0. 1 5 Kg/m3。
3.按照權利要求1所述的生產方法，其特徵在於所述淨化劑在溶出調配液中的添加量為 1. 0 Kg/m3。
4.按照權利要求1-3任何一項所述的生產方法，其特徵在於所述的淨化劑是在鹼溶液中能夠溶解的二價硫化物。
5.按照權利要求4所述的生產方法，其特徵在於所述的在鹼溶液中能夠溶解的二價硫化物包括硫化鈉或硫化鉀。
6.按照權利要求1-3任何一項所述的生產方法，其特徵在於所述淨化劑含有結晶水。
7.按照權利要求1-3任何一項所述的生產方法，其特徵在於所述淨化劑不含有結晶水。
8.權利要求1-3任何一項生產方法得到的產品。
全文摘要
本發明公開了一種高白度氫氧化鋁的生產方法，包括將鋁土礦破碎後配料高溫燒結；將燒結產物加入溶出調配液溶出得到鋁酸鈉溶液；鋁酸鈉溶液經過脫矽精製和分解，得到氫氧化鋁溶液；其中，所述的溶出調配液中含有淨化劑。本發明通過在熟料溶出過程中添加淨化劑，在溶出氧化鋁熟料的過程中與熟料中重金屬離子反應生成沉澱，有效除去鋁酸鈉溶液中的重金屬雜質離子，淨化後的鋁酸鈉溶液通過脫矽精製和分解，所產出的氫氧化鋁的白度穩定在94±1%。本發明方法可有效提升氫氧化鋁產品白度並穩定氫氧化鋁產品的質量，本發明方法工藝流程簡單、易操作、效果明顯。
文檔編號C01F7/14GK102351228SQ20111018487
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月4日 優先權日2011年7月4日
發明者姜梅, 張雷, 楊會賓, 潘明亮, 王曉鋒, 薛忠秀, 鄭秀芳 申請人:中國鋁業股份有限公司