處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法與流程

2023-06-05 20:43:16 1

本發明涉及化工領域，具體地，涉及處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法。

背景技術：

在拜耳法生產氧化鋁的過程中，礦石和石灰中CO2在生產過程中與NaOH反應生成Na2CO3，Na2CO3逐漸積累會降低循環效率，增加了生產成本；會在設備和管道上析出，影響正常生產，所以拜耳法生產氧化鋁過程中產生的Na2CO3升高到一定濃度後必須排除，使之保持在一個較低的水平。傳統的處理方法是通過開啟強制蒸發器提高蒸發母液濃度，促進Na2CO3晶體析出，通過過濾分離的Na2CO3晶體和附液與石灰乳反應，得到NaOH返回到拜耳法生產系統進行配料，苛化渣直接經赤泥沉降排到赤泥堆場。傳統處理方法有以下缺點：1、石灰消耗量大。2、石灰乳的添加造成氧化鋁的損失和生產成本的提高。

由此，對高蒸母液的處理方法有待研究。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種處理處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法，利用該方法利用鋁灰回收高蒸母液中的碳酸鈉，實現以廢制廢，實現資源的回收利用。

需要說明的是，本發明是基於發明人的下列工作而完成的：

在電解鋁生產和鋁加工過程中，會產生總鋁1～12％的鋁灰。鋁灰的主要成份有氧化鋁70％左右、氮化鋁12％左右、單質鋁3％左右。鋁灰是一種危險廢棄物。Na2CO3與鋁灰燒結能將鋁灰中的鋁轉化為鋁酸鈉，而拜耳法生產氧化鋁過程中產生的Na2CO3升高到一定濃度後必須排除，發明人發現，利用鋁灰處理氧化鋁生產過程中的Na2CO3，即回收了拜耳法生產氧化鋁過程中大量的碳酸鈉，又回收了鋁灰中的有價物質，並使危險廢棄物轉化率一般廢棄物，便於有毒危險廢棄物的處理。

因而，根據本發明的一個方面，本發明提供了一種處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將所述高蒸母液進行沉降分離，以便得到濃縮母液和碳酸鈉；將鋁灰與碳酸鈉進行燒結處理，以便得到熟料，其中，所述熟料中含有鋁酸鈉；將所述熟料進行製漿處理，以便得到漿液；將所述漿液進行精濾處理，以便得到鋁酸鈉溶液；將所述鋁酸鈉溶液進行晶種分解處理，以便得到氫氧化鋁和所述高蒸母液。

根據本發明實施例的處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法，利用危險廢棄物鋁灰處理氧化鋁生產過程中的高蒸母液中的大量Na2CO3，即省去碳酸鈉苛化的工藝，並回收了拜耳法生產氧化鋁過程中大量的碳酸鈉，又回收了鋁灰中的有價物質，並使危險廢棄物鋁灰轉化為一般廢棄物，便於有毒危險廢棄物的處理。

另外，根據本發明上述實施例的處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法，還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的實施例，所述鋁灰與所述碳酸鈉按質量比1：(1-1.2)進行所述燒結處理。

根據本發明的實施例，所述燒結處理的溫度為700-1600攝氏度。

根據本發明的實施例，所述燒結處理的溫度為1100-1200攝氏度。

根據本發明的實施例，所述燒結處理的時間為10-60分鐘。

根據本發明的實施例，所述燒結處理是利用氣態懸浮焙燒爐、迴轉窯或電爐進行的。

根據本發明的實施例，進一步包括：在所述製漿處理前，對所述熟料進行磨細處理，以便得到熟料細粉。

根據本發明的實施例，所述熟料細粉的平均粒徑為30-100μm。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據本發明一個實施例的處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法的流程示意圖；

圖2顯示了根據本發明一個實施例的處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

需要說明的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。進一步地，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種處理氧化鋁生產中高蒸母液的方法。參考圖1，根據本發明的實施例，該方法包括：

S100沉降分離

根據本發明的實施例，將高蒸母液進行沉降分離，得到濃縮母液和碳酸鈉。高蒸母液中含有大量的碳酸鈉，通過沉降處理，使碳酸鈉析出，相對於濃縮母液，鋁灰與碳酸鈉晶體的反應活性更高。其中，需要說明的是，高蒸母液來自於拜爾法生產氧化鋁過程中的母液。

S200燒結處理

根據本發明的實施例，將鋁灰與碳酸鈉進行燒結處理，得到熟料，其中，該熟料中含有鋁酸鈉。鋁灰的主要成份包括氧化鋁70％左右、氮化鋁12％左右和單質鋁3％左右。將鋁灰與碳酸鈉進行燒結處理，二者發生化學反應，反應方程式如下

AlN+3H2O＝＝Al(OH)3+NH3↑

2Al+Na2CO3+O2→Na2O·Al2O3+CO2↑

Al2O3+Na2CO3→Na2O·Al2O3+CO2↑

從而，利用危險廢棄物鋁灰與Na2CO3反應，即省去高蒸母液的碳酸鈉苛化的工藝，並且回收了拜耳法生產氧化鋁過程中大量的碳酸鈉，又回收了鋁灰中的有價物質，並使危險廢棄物轉化率一般廢棄物，便於有毒危險廢棄物的處理。

根據本發明的實施例，鋁灰與碳酸鈉按質量比1：(0.8-1.2)進行燒結處理。由此，要確保鋁灰與碳酸鈉充分反應，碳酸鈉適當過量保證氧化鋁回收率。

根據本發明的實施例，燒結處理的溫度為700-1600攝氏度。由此，在該溫度條件下，鋁灰與碳酸鈉的反應活性高，反應速度快。根據本發明的優選實施例，燒結處理的溫度為1100-1200攝氏度。由此，鋁灰與碳酸鈉的反應活性顯著提高，明顯縮短了反應時間，加快了高蒸母液處理的進程。

根據本發明的實施例，燒結處理的時間可以根據燒結處理的溫度以及燒結反應物的量決定，通常地，燒結處理的時間為10-60分鐘。例如燒結溫度在800攝氏度以下要燒結30分鐘以上，氧化鋁才能充分反應；當燒結溫度在1100攝氏度左右時，燒結20分鐘左右氧化鋁就能充分反應；1500攝氏度以上，燒結10分鐘左右氧化鋁就能充分反應。

根據本發明的實施例，進行燒結處理的裝置不受特別的限制，只要燒結溫度和時間能達到，使反應充分完成即可，可以根據生產條件和反應原料的特性等選擇不同的裝置。根據本發明的一些實施例，燒結處理可以利用氣態懸浮焙燒爐、迴轉窯或電爐進行。具體地，氣態懸浮焙燒爐要求入料含水低，停留時間短；電爐能耗高，不適合工業大規模生產；迴轉窯對入料要求低，燒結時間有保障。

S300製漿處理

根據本發明的實施例，將熟料進行製漿處理，得到漿液。製漿就是將固體鋁酸鈉溶解進入到溶液裡面，直接用水就可以將鋁酸鈉溶解。根據本發明的一些實施例，在稀釋漿液槽中進行該製漿處理。由此，便於漿液的混合和調配。

S400精濾處理

根據本發明的實施例，將漿液進行精濾處理，得到鋁酸鈉溶液。由此，通過精濾處理，去除漿液中的雜質，使後續得到的氫氧化鋁和高蒸母液的雜質含量更低，品質更佳。

S500晶種分解處理

根據本發明的實施例，將鋁酸鈉溶液進行晶種分解處理，得到氫氧化鋁和高蒸母液。由此，鋁酸鈉溶液中的鋁以氫氧化鋁的形式析出，從而，從鋁酸鈉溶液中分離回收鋁，而得到高蒸母液可以循環利用，降低生產成本。根據本發明的實施例，鋁灰中鋁的回收率達80％以上，不僅實現了鋁灰無害化，而且，回收了鋁灰中高經濟價值的鋁，變廢為寶。

參考圖2，根據本發明的實施例，該方法進一步包括：

S600磨細處理

根據本發明的實施例，在製漿處理前，對熟料進行磨細處理，得到熟料細粉。通過磨細處理，使固體鋁酸鈉充分溶解為溶液，有利於製漿處理。

根據本發明的一些實施例，熟料細粉的平均粒徑為30-100μm。由此，熟料細粉的溶解性好，有利於後續的製漿處理。根據本發明的優選實施例，當熟料細粉的平均粒徑為60μm左右時，鋁酸鈉的溶劑性更佳，利用該熟料細粉進行製漿處理得到的漿液的效果好。

下面參考具體實施例，對本發明進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發明的限制。

下面將結合實施例對本發明的方案進行解釋。本領域技術人員將會理解，下面的實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。

實施例1

利用本發明實施例的方法處理氧化鋁生產中高蒸母液，具體步驟如下：

(1)將拜耳法生產氧化鋁過程中的高蒸母液進行沉降分離，得到濃縮母液和碳酸鈉。

(2)將碳酸鈉進行壓濾處理，得到濾餅。

(3)將50g鋁灰與53g濾餅在1150℃下燒結30分鐘，得到熟料。

(4)將熟料加200ml水溶解，進行調漿，得到漿液。

(5)將漿液過濾後分析液相成分，其中，鋁酸納為51.11g/l，則氧化鋁的產出率為71.05％。

由此，危險廢棄物鋁灰處理氧化鋁生產過程中的高蒸母液中的大量Na2CO3，即省去碳酸鈉苛化的工藝，並回收了拜耳法生產氧化鋁過程中大量的碳酸鈉，又回收了鋁灰中的有價物質，並且鋁的回收率高，達到71.05％，同時，使危險廢棄物鋁灰轉化為一般廢棄物，便於有毒危險廢棄物的處理。

實施例2

利用本發明實施例的方法處理氧化鋁生產中高蒸母液，具體步驟如下：

(1)將拜耳法生產氧化鋁過程中的高蒸母液進行沉降分離，得到濃縮母液和碳酸鈉。

(2)將碳酸鈉進行壓濾處理，得到濾餅。

(3)將50g鋁灰與40g濾餅在1150℃下燒結30分鐘，得到熟料。

(4)將熟料加200ml水溶解，進行調漿，得到漿液。

(5)將漿液過濾後分析液相成分，其中，鋁酸納為66.21g/l，則氧化鋁的產出率為82.35％。

由此，危險廢棄物鋁灰處理氧化鋁生產過程中的高蒸母液中的大量Na2CO3，即省去碳酸鈉苛化的工藝，並回收了拜耳法生產氧化鋁過程中大量的碳酸鈉，又回收了鋁灰中的有價物質，並且鋁的回收率高，高達82.35％，同時，使危險廢棄物鋁灰轉化為一般廢棄物，便於有毒危險廢棄物的處理。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。