由含少量反应性硅石的三水铝土矿生产氧化铝制造技术

低温下按照拜耳法处理含少量反应性硅石的三水铝土矿的方法，其中在浸取该铝土矿之前利用低浓度苛性钠溶液进行脱硅，其特征是这一碱液由来自拜耳法循环中的一种或多种洗涤水组成，还可补进或者不补进浸取反应液．反应性硅石的重量含量最好是铝土矿中氧化铝含量的５％以下，而脱硅用的碱液浓度是在每升含有５０至１２０克苛性Ｎａ－［２］Ｏ之间．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据拜耳法处理含氧化铝（主要是三水铝矿石）和一定比例的硅石的铝土矿石的方法，硅石以硅酸铝或其他各种易溶于拜耳法中常见的铝酸钠溶液的形态出现。在本专业文献中广泛介绍的精制氧化铝的拜耳法是生产氧化铝供电解还原成金属铝的主要技术方法。根据这一方法，铝土矿用加热的具有适当浓度的氢氧化钠的水溶液加以处理，促使氧化铝溶解，并获得过饱和的铝酸钠溶液。在将不起反应的矿石残渣（红泥）固相物质除掉后，在过饱和的铝酸钠溶液中加入氢氧化铝Al（OH）3颗粒以达到沉淀出氢氧化铝的目的。损耗掉氧化铝的铝酸钠溶液称为贫反应液，在经过提浓和再加入氢氧化钠以形成其浓度能与矿石反应的溶液（这种溶液称为反应液）之后，就再循环去进行反应。本
的普通技术人员都知道，对矿石的处理条件，一方面根据氧化铝的矿物结构和水合度，另一方面根据矾土中的杂质，尤其是硅石、氧化铁、氧化钛等的特性及其含量的不同，而有所不同。因此，对于含一水合态的氧化铝的铝土矿〔如勃姆石（一水软铝石），一水硬铝石〕在循环拜耳法中是在200℃的高温下处理，而含三水合态的氧化铝矿石，如三水铝矿，一般是在100℃至170℃之间的较低温度下处理。实际上，含三水合态的氧化铝铝土矿很容易利用铝酸钠溶液（拜耳液）来加以浸取。浸取可溶性的氧化铝，也即三水合态的氧化铝时，如果很好地控-->制某些杂质，如硅石的不利影响，则其浸取收率一般可达到95%。事实上，铝土矿中所含的硅石是以多种矿物形态出现的，它们在氢氧化钠中的溶解程度也是各不相等的。某些形态的矿石，如高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）是分布最广的矿石能同铝土矿中的三水铝矿同时进行溶解。铝土矿中的这类可溶性硅石组份统称为“反应性硅石”，通常在铝土矿中的含量，以SiO2计，约为干铝土矿重量的0.5至7%。在碱性溶液存在下，反应性硅石首先溶解，然后又沉淀成稍微具有溶解性的硅铝酸钠沉淀。碱液中溶解硅石的浓度，是由长时间后硅铝酸钠的平衡溶解度所决定的。工业上处理三水铝土矿时，达到硅铝酸钠的平衡溶解度是个例外。一般情况下，碱液中的硅石浓度很高，要比硅铝酸钠的平衡溶解度高得多。因此，这一浓度是同时同硅铝酸钠的平衡溶解度和硅铝酸钠的沉淀动力学密切相关的。铝土矿中的反应性硅石含量少，沉淀动力学速度也就较慢，因为要在出现反应产物的情况下才能促发硅铝酸钠的沉淀反应。在拜耳法中，铝土矿处理后的富氧化铝溶液中的硅石浓度是一个很重要的因素，因为其量级决定了反应液的浓度，同时也决定了氧化铝产品中的硅杂质含量。因此在处理铝土矿以浸取氧化铝的过程中，往往结合采用一个称为“脱硅”的过程，其目的在于降低碱性反应液中硅石的含量以及氧化铝产品中硅杂质的含量。这一“脱硅”过程一般是同铝土矿反应过程一起进行的，或者在这一过程之前或之后以另一操作过程进行（美国专利341307和4426363）。“脱硅”过程中部份地或全部地利用拜耳法中的贫反应液，其中-->含苛性氧化钠Na2O的浓度在100至200克/升之间，处理温度在80℃至200℃之间。这要根据所处理铝土矿的特性而定。对于含有2.5%以上的反应性硅石的铝土矿，可以获得令人满意的脱硅效果。与此相反，以前的工艺技术在低温或中温下处理反应性硅石含量低于此一界限的三水铝土矿时，就必需让铝土矿同碱液接触极长的时间。这可由本申请中的下列一些对比例子得到应征。例    1在低温下进行浸取处理反应，随后进行脱硅。应用下列以乾铝土矿重量百分比表示的三水铝土矿：Al2O351.3%总SiO23.8%反应性SiO22.8%利用每升含140克苛性Na2O的溶液在107℃下反应1小时30分钟，每吨铝土矿用6.5米3反应液。反应后，在104℃下进行脱硅作用六小时。此时：Rp＝1.06Rp是溶液中Al2O3浓度同苛性Na2O浓度的比值（重量），而溶液中硅石的浓度同苛性钠的浓度比值为0.64%。溶液中SiO2的浓度同溶液中苛性Na2O的浓度比值可用以鉴别拜耳循环中各个反应阶段的溶解的硅石含量，该含量值不随溶液中苛性Na2O的浓度变化，以克/升表示。在这一例中，0.64%的含量可保证氧化铝产品（Al2O3）中硅的含量低于100ppm，这是用于生产金属铝时一般可以接受的标准上限。-->例    2在中温下同时反应和脱硅。采用与例1相同的三水铝土矿。利用每升含150克苛性Na2O的溶液，在145℃下反应和脱硅1小时30分钟，溶液的用量比与例1相同。此时：Rp＝1.21。溶解硅石的浓度同苛性Na2O液的浓度比例为0.62%。下面的一些例子中采用含反应性硅石少得多的铝土矿。在这种情况下，要达到脱硅的有效结果需要极长的反应时间，这需要大大增加脱硅车间的投资。例    3在低温下反应随后进行脱硅。采用的铝土矿组成为：Al2O3＝47.5%;反应性SiO2＝1.0%。利用每升含200克苛性Na2O的溶液在107℃下反应2小时，每吨铝土矿采用6.5米3反应液。将溶液稀释到每升含140克苛性Na2O，并在104℃下脱硅20小时。此时：Rp＝1.05。溶解SiO2的浓度同苛性Na2O浓度的比值为0.63%。在这一例中，同例1相比较如收率和质量相当时，如要保证同一的产量，装置的容量就得是例1装置的三倍。例    4在中温下反应同时脱硅。采用同例3一样的铝土矿组成和相同的铝土矿/反应液用量比。利用每升含150克苛性Na2O的溶液，在140℃下反应和脱硅3小时。-->此时：Rp＝1.14;而溶解硅石同苛性Na2O的浓度比值为0.64%。同例2相比较，为了达到相等的产量，装置的容量必需两倍于例2装置的容量;另外，还有反应的生产率下降，因为Rp从1.21降到1.14。这一下降应归因于反应性硅石的百分比比较小，需要增加脱硅作用的时间。例    5低温下脱硅然后在中温下反应。采用同例3和例4一样的三水铝土矿。脱硅：按照1吨铝土矿采用1.5米3悬浮液于100℃下脱硅6小时，悬浮液每升含150克苛性Na2O。反应：按每吨铝土矿采用4米3悬浮液，将铝土矿悬浮在该已脱硅的溶液中，在140℃下反应20分钟。此时：Rp＝1.16;而溶解硅石同Na2O苛性浓度的比值为0.62%。本申请人已经证明，如脱硅作用过程的时间延长，则铝土矿中所含的一大部份三水铝矿会丢失掉。这一损失，在前面的几个例子中，约相当于反应中可浸取氧化铝量的1.5至2%，这是由于其中的Al（OH）在拟用于单独溶解三水铝矿的反应条件下不可溶解而沉淀出来的缘故，这种反应也称为反向反应。在对含硅石较多的铝土矿实行脱硅的情况，这一现象不会明显出现，无疑是因为缩短了脱硅的延续时间。由于有上述的各种缺点，本申请者提出了一种用于处理反应性硅-->石的重量含量为铝土矿中氧化铝含量5%以下的三水铝土矿的方法。这一方法遵循拜耳法，由于这一方法的促进作用，可以使脱硅装置的容量减少至少50%，并且可完全保持至少等于95%浸取氧化铝的浸取收率，同时，反应后拜耳液中的溶解SiO2的重量含量同苛性Na2O的重量含量比值低于或等于0.65%。本专利技术方法是在三水铝土矿浸取处理之前，用一种浓度为每升含40至150克苛性Na2O的氢氧化钠碱性溶液进行脱硅处理，其特征是该碱性溶液含有一种来自拜耳法中的洗涤水，而且至少是下列来源之一：不溶解残渣的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用含主要是以三水铝矿形态存在的氧化铝和含以硅酸铝形态存在的硅石且其重量含量以ＳｉＯ↓〔２〕计是铝土矿重量的２．５％以下的一种铝土矿按照拜耳法生产氧化铝的方法，这一方法包括：首先，有一个主流程，其中有一称为反应液的碱液，通过一般在１００° 至１７０℃的温度下，与该铝土矿的反应而富集氧化铝，然后从中分离出反应所产生的不溶性残渣，再加以冷却，并在此过程中引入激发沉淀的Ａｌ（ＯＨ）↓〔３〕引发剂，以便沉淀出含有以三水合氧化铝形态存在的一部份氧化铝，在分离出称之为“氢氧化铝产物”沉淀Ａｌ（ＯＨ）↓〔３〕和该引发剂Ａｌ（ＯＨ）↓〔３〕之后，这一碱液就再循环作为反应碱液应用，其次，有一些辅助流程，特别是引入水，单独分别地洗涤不溶性残渣，氢氧化铝产物，氢氧化铝引发剂，以产生碱液洗涤水，用于主流程中，最后，有用以调整各 种洗涤水浓度的蒸发装置，其特征包括操作步骤：ａ）、铝土矿与一各至少含有下列来源之一的洗涤水碱液进行接触：不溶性残渣洗涤水氢氧化铝Ａｌ（ＯＨ）↓〔３〕产物洗涤水引发用氢氧化铝洗涤水这种碱液往往还补进反应液，同铝土矿形成 悬浮液，并进行磨碎，ｂ）、将磨碎之后的悬浮液加热到约１００℃，并经历足够的时间，以便将铝土矿中至少８５％的硅酸铝转化成不溶解的硅铝酸钠，ｃ）从这最后称为脱硅的步骤中排出的悬浮液同主流程结合，通过与反应碱液接触足够的时间，而使含在铝土 矿中的至少９０％的三水合铝在反应的温度下得以溶解。...

【技术特征摘要】
FR 1985-4-30 85-068791、用含主要是以三水铝矿形态存在的氧化铝和含以硅酸铝形态存在的硅石且其重量含量以SiO2计是铝土矿重量的2.5%以下的一种铝土矿按照拜耳法生产氧化铝的方法，这一方法包括：首先，有一个主流程，其中有一称为反应液的碱液，通过一般在100°至170℃的温度下，与该铝土矿的反应而富集氧化铝，然后从中分离出反应所产生的不溶性残渣，再加以冷却，并在此过程中引入激发沉淀的Al(OH)3引发剂，以便沉淀出含有以三水合氧化铝形态存在的一部份氧化铝，在分离出称之为“氢氧化铝产物”沉淀Al(OH)3和该引发剂Al(OH)3之后，这一碱液就再循环作为反应碱液应用，其次，有一些辅助流程，特别是引入水，单独分别地洗涤不溶性残渣，氢氧化铝产物，氢氧化铝引发剂，以产生碱液洗涤水，用于主流程中，最后，有用以调整各种洗涤水浓度的蒸发装置，其特征包括操作步骤：a)、铝土矿与一种至少含有下列来源之一的洗涤水碱液进行接触：不溶性残渣洗涤水氢氧化铝Al(OH)3产物洗涤水引发用氢氧化铝洗涤水这种碱液往往还补进反应液，同铝土矿形成悬浮液，并进行磨碎，b)、将磨碎之后的悬浮液加热到约100℃，并经历足够的时间，以便将铝土矿中至少85%的硅酸铝转化成不溶解的硅铝酸钠，c)从这最后称为脱硅的步骤中排出的悬浮液同主流程结合，通过与反应碱液接触足够的时间，而使含在铝土矿中的至少90%的三水合铝在反应的温度下得以溶解。2、根据权利要求1的方法，其特征是以硅酸铝形态存在的SiO2含量为铝土矿中氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：简利彼蒂特，扎奎斯莫迪尼，
申请(专利权)人：皮奇尼铝公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]