一种生产氢氧化铝的新方法技术

一种用石灰粉和铝矿粉混合烧结生产氢氧化铝的新方法，本法是将石灰粉和铝矿粉按一定比例混合制成块状，放在隧道窑、轮窑或倒焰窑中，在一定温度下进行外投煤烧结，其铝酸钙熟料（ＣａＯ.Ａｌ－［２］Ｏ－［３］）用碳酸钠浸取，浸取液用喷射片吸碳化析出Ａｌ（ＯＨ）－［３］与已知技术相比，使用本法总Ａｌ－［２］Ｏ－［３］产出率较高，原材料耗量少、能耗低，设备简单，技术上易行，投资小，见效快，较容易工业化生产。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机化工和冶金产品生产领域，是氢氧化铝生产的一种新型工艺方法。生产氢氧化铝的方法大致可分为四类：碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目前工业上绝大部分是采用碱法生产。碱法有拜耳法、烧结法及拜耳-烧结联合法。拜耳法包括两个主要过程：一、铝酸钠溶液晶种分解过程：Na3O与Al2O3分子比为1，8的铝酸钠溶液在常温下只要添加氢氧化铝作晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便可以呈氢氧化铝徐徐析出，直到其中Na2O∶Al2O3分子比提高到6为止;二、母液溶出铝土矿过程：上述过程中已经析出了大部分氢氧化铝的母液，在高温高压下，又可以用来溶出铝土矿的氧化铝水合物。交替使用这两个过程，能够一批批处理铝土矿，得出氢氧化铝，构成拜耳法循环。拜耳法的特点是：流程简单，能耗低产品质量好，适用于铝硅比（A/S）在8以上的高品位铝土矿。但对于铝硅比在8以下的铝土矿不适用，因为在溶出过程中SiO2要以铝硅酸钠的形式转入泥渣，损失大量的Al2O3和消耗大量的碱（化学上1公斤SiO2要损失1公斤Al2O3和损失0.79公斤的NaOH）。另外，由于拜耳法的溶出过程是在高温高压条件下进行，因此工业生产设备投资费用高。烧结法有碳酸烧结法、碱石灰烧结法和石灰烧结法。目前用在工业上的只有碱石灰烧结法。-->碳酸钠烧结法，是用碳酸钠和铝土矿在迥转窑中烧结。因为这种方法的SiO2是以铝硅酸钠的形式转入泥渣的，所以此法仍要损失大量的Al2O3和消耗大量的碱，而且产品氢氧化铝质量差，流程复杂，耗能量大，此法已被淘汰。碱石灰烧结法是以碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿在迥转窑中进行烧结，可以在很大程度上减轻SiO2的危害，使Al2O3和Na2O的损失大大减少。该法的特点是：在处理高硅铝矿时（A/S在8以下，3以上），它比拜耳法优越，但由于该法碱进入了火法中烧结，碱的损失率仍然较高，同时烧结必须在迥转窑中进行，同样流程复杂，设备投资费大，耗能量也高。石灰烧结法是只用矿石与石灰烧结的方法。目前是用碱石灰法的设备作试验处理高硅的粘土类原料。该法的物量流量大，Al2O3的总产出率低，设备投资大，成本高，所以该法一直停留在半工业试验阶段，尚未见工业规模的生产。至于酸法及热法等各种生产氢氧化铝的方法也都是处于试验阶段也尚未见工业规模生产。（以上背景材料见：1.《氧化铝生产工艺学》，冶金工业出版社，1982年版，中南矿冶工业大学杨重愚主编。2.《氧化铝生产手册》，冶金工业出版社，1974年版，沈阳铝镁设计院译）目前，氢氧化铝的生产远远满足不了冶金电解铝工业的需要，就中国而言，氧化铝的缺口在40%左右，至于化工和耐火材料等部门需要的氢氧化铝更是顾及不到。造成氢氧化铝紧缺的主要原因是，国内而现行生产氢氧化铝的方法几乎普遍采用拜耳法和碱石灰烧结法，此两种方法正如背景材料所叙述的那样，设备投资大，建厂周期长，-->并且必须大规模生产，一般要办年产五万吨Al2O3规模的厂火能见显著的经济效益，同时还要具备大的铝土矿山和相应的配套设施才能建厂。因此，仅靠办大厂生产氢氧化铝来满足日益增长的对氢氧化铝的需求是难以实现的。本专利技术的目的在于对一些小型铝土矿山进行合理开发利用，小型的氢氧化铝生产厂可建到小型铝土矿山附近，既可合理利用资源又可获得显著的经济效益。同时，为了寻求出一种投资小、见效快、设备简单，改造一些目前倒闭或停产的小水泥厂、小化工厂、小砖瓦厂来生产氢氧化铝的新工艺方法。我们经过多年探索，对石灰烧结法作了进一步深入研究和改进得出了一种投资少、工艺简单，Al2O3总产出率高、成本低，经济效益显著并可小厂生产的新工艺方法。经过我们研究，认为原石灰烧结法物量流量大，产出率低的原因是烧结物料没有找到合适的配比。我们认为石灰与铝土矿烧结是形成一系列的mCaO·nAl2O3固熔物，用石灰与铝矿在1250～1450℃高温下烧结，发现当用m＝n进行配料烧结后，得到的烧结物用一定浓度（150g/L）Na2CO3溶液浸取，可得到90%以上的Al2O3总产出率，比以往的石灰烧结法总产出率提高了近一倍，新的改进的石灰烧结法生产物量大大下降，并且用碳酸钠浸取并碳化循环后，碱的损失率极少，生产每吨氢氧化铝Na2CO3消耗量可在50公斤以下。同时对烧结和碳化工艺方法作了革新，烧结不是在投资大的设备复杂的迥转窑中进行，而是将原料制成砖块形状，与建材烧砖相同方式在隧道窑、轮窑、倒焰窑中进行烧结。碳化工艺是用喷射自吸石灰窑气中CO2进行碳化从而使生产氢氧化铝的设备简单，投资节省。实践已经证明，用本新工艺方法生产氢氧化铝不仅投资小，而且从总原料消耗、能耗、碱耗、加工费-->都低，改进的石灰烧结新工艺方法不仅把石灰烧结法推上了工业生产规模阶段，而且进入了与工业上广泛采用的拜耳法和碱石灰烧结法可比的先进水平，从而为小厂生产氢氧化铝闯出了一条新路子。本新工艺方法生产氢氧化铝分烧结、浸出、碳化三个阶段，各个阶段的原理及流程如下：1.烧结阶段烧结是将铝矿和石灰经粉碎后按CaO∶Al2O3分子比为1∶1进行混匀后制成砖块形状物，然后在建材烧砖的隧道窑或轮窑中进行烧结，原料砖块不配原料煤，烧结完全是在外投燃料煤（或煤气）在一定的高温中进行，原料经烧结后，Al2O3和CaO形成一种连续的固溶体化合物mCaO·nAl2O3，烧结物经粉碎后进入浸出阶段。2.浸出阶段粉碎后的烧结物，用一定浓度纯碱液浸出，利用复分解化学反应，生成难溶的CaCO3沉淀，将固溶体化合物中的Al2O3形成NaAlO2进入溶液，其反应式如下：经实验发现，当固溶物中的m＝n时，上述反应将定量向右进行，从而得到Al2O3很高的产出率。3.碳化阶段浸出后所得的NaAlO2溶液，通入CO2，使其Al（OH）3沉淀析出同时再生出Na2CO3，Na2CO3母液又可循环使用，其碳化反应式如下：现在工艺上应用的碳化工艺是用费用高，能耗大的压缩机压缩石灰-->窑气中的CO2到铝酸钠溶液中去。本新工艺方法是采用在一定高位安装一喷射器，用泵将NaAlO2溶液以一定压力、流量输入，以喷射自吸石灰窑气中的CO2碳化，其碳化主要是在管道输送过程中进行，CO2吸收率高于压缩机压缩CO2吸收率。新工艺的设备投资费用仅相当压缩机投资费用的十分之一左右，而且设备便于管理和维修。本法碳化工艺流程如图1即从石灰窑1出来的窑气2进入一次洗涤器3，一次洗涤后的窑气4进入二次洗涤器5，经二次洗涤后的窑气6进入喷射器7，与浸取液混合，由循环泵10将浸取液8泵入喷射器7，再流入碳化槽9，往复循环碳化，直到铝酸钠被碳化到90%左右为止。经试验发现，在碳化过程中，喷射口及管道内壁有结垢现象，为此，喷射器及管道应用塑料及耐酸碱材料制造，便于酸洗。本新方法的特点1.本法是属于改进的石灰烧结法，它与原石灰烧结法不同之点是：原石灰烧结法是按生成12CaO·7Al2O3进行配料烧结，用Na2CO3液浸出Al2O3和最后总产出Al2O3效率都低，同时原石灰烧结法的流程中产出大量的脱硅渣，为了回收硅渣中的碱和铝，脱硅渣必须返回配料再烧结，熟料中有价矿物除铝酸钙外，还有铝酸钠，这实质上还是石灰和碱-石灰混合烧结法，本石灰烧结法新工艺是按CaO和Al2O3分子比为1∶1配料生成CaO.Al2O3固熔物，其Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用石灰粉和铝矿粉混合烧结生产氢氧化铝的方法，称为石灰烧结法，其特征在于将石灰粉和铝矿粉按一定比例混合制成块状，在隧道窑、轮窑或倒焰窑中，在一定温度下进行外投煤烧结，其铝酸钙熟料（ＣａＯ.Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］）用碳酸钠液浸取，浸取液用喷射自吸碳酸化析出Ａｌ（ＯＨ）↓［３］。

【技术特征摘要】
1、一种用石灰粉和铝矿粉混合烧结生产氢氧化铝的方法，称为石灰烧结法。其特征在于将石灰粉和铝矿粉按一定比例混合制成块状，在隧道窑、轮窑或倒焰窑中，在一定温度下进行外投煤烧结，其铝酸钙熟料(CaO·Al2O3)用碳酸钠液浸取，浸取液用喷射自吸碳酸化析出Al(OH)3。2、根据权利要求1所述的方法，其特征是石灰（CaO）与铝矿（Al2O3）的配...

【专利技术属性】
技术研发人员：马武权，朱云勤，张春柏，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]