CN103643050B - 一种利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用高铝预熔渣采用拜耳法生产氧化铝的制备方法，属于冶金固体废弃资源综合利用领域。该氧化铝生产方法是以高铝预熔渣为辅料配加铝土矿主原料，采用拜耳法生产工艺流程进行氧化铝生产。本发明可有效的利用高铝预熔渣，同时降低工业氧化铝的生产成本，其中铝土矿中的氧化铝相对溶出率可达95%以上，本发明有效的利用了废弃二次资源高铝预熔渣，实现了该废渣的零排放，同时具有较好的产业化前景。

Description

一种利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法
技术领域
本发明属于冶金固体废弃资源综合利用领域，尤其涉及一种利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，高铝预熔渣用于代替原生产方法中的石灰。
背景技术
在采用熔融还原法制取合金的冶炼过程中，除获得相应目标铁合金外，还会产生大量的尾渣，其中高铝预熔渣就是一种在冶炼合金过程中所产生的二次废渣，其主要物相以铝酸钙和镁铝尖晶石为主。其主要成分重量百分比为Al2O350～60%，CaO在15～25%，SiO21～3%，MgO3～8%，TiO2含量低于2%，其余为不可避免的杂质；因而有效的利用该渣不仅可以解决因大量工业废渣带来的堆积环境问题，同时具有一定的经济效益。
目前，我国氧化铝工业采用的铝土矿资源主要为一水硬铝石型铝土矿，其中含有TiO2约2～3%。在铝土矿高压溶出过程中，由于TiO2的阻滞作用，会使矿石中的氧化铝难以充分溶出。为消除TiO2的危害，在一水硬铝石型铝土矿高压溶出时通常都需要添加石灰，一般添加量为7～10%，石灰拜耳法中更是高达15～20%。本发明的发明人预采用的高铝预熔渣中含有CaO约22%，若利用其中的CaO代替石灰用于铝土矿拜耳法溶出，将会带来显著的经济效益。
现有氧化铝生产方法为：
A、配料：石灰15～20%，铝土矿80-85%；
B、采用拜耳法生产氧化铝。
其中，步骤B采用拜耳法生产氧化铝具体方法如下：
混合铝土矿和石灰，然后加入200g/L浓度的碳酸钠溶液并在220℃条件下碱溶2小时，得铝酸钠溶液；铝酸钠溶液与残渣分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间(12小时)搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝。
发明内容
本发明的目是提供一种利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，具有利用二次废弃资源、无公害化有效利用，并降低氧化铝生产成本的优点。
本发明方法为：
A、配料：高铝预熔渣15～20%，铝土矿80-85%；
B、采用拜耳法生产氧化铝。
步骤B采用拜耳法生产氧化铝具体方法如下：
1）混合铝土矿和高铝预熔渣，然后加入150-250g/L（优选200g/L）碳酸钠溶液并在200-280℃（优选220℃）条件下碱溶1-3小时（优选2小时），过滤，得铝酸钠溶液；
2）铝酸钠溶液降低温度至50-75℃，加入氢氧化铝作晶种，经长时间（12小时）搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在950～1200℃温度下煅烧，得氧化铝。
本发明技术方案的关键点是以高铝预熔渣为原料，通过调整其与铝土矿的配加比例及相关溶出参数（温度、时间等），提高氧化铝生产过程中铝土矿的氧化铝相对溶出率。
采用高铝预熔渣代替石灰生产氧化铝，不仅可起到石灰的作用，同时可以将高铝预熔渣中的氧化铝溶出，可有效的降低其生产成本。同时，高铝预熔渣的溶出温度为200～280℃，溶出时间在1-3小时之间，其铝土矿中氧化铝的相对溶出率可达95%以上。
本发明生产方法不再产生新的尾渣，可以实现高铝预熔渣综合资源化和无害化处理，符合国家循环经济的产业政策。
具体实施方式
以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。
本发明提供的利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，包括如下步骤：
A、配料：高铝预熔渣15～20%，铝土矿80-85%；
B、采用拜耳法生产氧化铝。
所述高铝预熔渣主要物相以铝酸钙和镁铝尖晶石为主。
其中，所述高铝预熔渣主要成分重量百分比为Al2O350～60%，CaO在15～25%，SiO21～3%，MgO3～8%，TiO2含量低于2%，其余为不可避免的杂质。高铝预熔渣的溶出温度在200～280℃，溶出时间为30～90分钟。
其中，步骤B采用拜耳法生产氧化铝方法如下：
1）混合铝土矿和高铝预熔渣，然后加入150-250g/L（优选200g/L）碳酸钠溶液并在200-280℃（优选220℃）条件下碱溶1-3小时（优选2小时），过滤，得铝酸钠溶液；
2）铝酸钠溶液降低温度至50-75℃，加入氢氧化铝作晶种，搅拌（优选搅拌时间至少12小时）至铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在950～1200℃温度下煅烧，得氧化铝。
以下为本发明生产方法的制备实例。
实施例1：
采用高铝预熔渣为原料代替石灰，其主要成分Al2O3为52.4%、CaO为22.3%、MgO为8.2%，SiO2为5.3%、TiO2为1.6%；铝土矿采用河南铝土矿，其主要指标为：Al2O3含量为58.38%，A/S为3.59；在高铝预熔渣配加比例为16%，河南铝土矿配加比例为84%，溶出温度260℃，溶出时间为60分钟，采用拜耳法氧化铝生产工艺，其铝土矿中氧化铝相对溶出率为95.78%，高铝预熔渣中氧化铝相对溶出率为96.58%。
实施例2：
采用高铝预熔渣为原料代替石灰，其主要成分Al2O3为52.4%、CaO为22.3%、MgO为8.2%，SiO2为5.3%、TiO2为1.6%；铝土矿采用河南铝土矿，其主要指标为：Al2O3含量为58.38%，A/S为3.59；在高铝预熔渣配加比例为15%，河南铝土矿配加比例为85%，在溶出温度270℃，溶出时间为180分钟，采用拜耳法氧化铝生产工艺，其铝土矿中氧化铝相对溶出率为96.23%，高铝预熔渣中氧化铝相对溶出率为97.11%。
实施例3：
采用高铝预熔渣为原料代替石灰，其主要成分Al2O3为52.4%、CaO为22.3%、MgO为8.2%，SiO2为5.3%、TiO2为1.6%；铝土矿采用河南铝土矿，其主要指标为：Al2O3含量为58.38%，A/S为3.59；在高铝预熔渣配加比例为16%，河南铝土矿配加比例为84%，在溶出温度260℃，溶出时间为90分钟，采用拜耳法氧化铝生产工艺，其铝土矿中氧化铝相对溶出率为95.68%，高铝预熔渣中氧化铝相对溶出率为96.18%。
对比例1
以石灰，铝土矿为原料，石灰主要成分CaO为85%；铝土矿采用河南铝土矿，其主要指标为：Al2O3含量为58.38%，A/S为3.59；在石灰配加比例为16%，河南铝土矿配加比例为84%，在溶出温度260℃，溶出时间为60分钟，采用拜耳法氧化铝生产工艺，其铝土矿中氧化铝相对溶出率为93.35%。
对比例2
以石灰，铝土矿为原料，石灰主要成分为CaO为85%；铝土矿采用河南铝土矿，其主要指标为：Al2O3含量为58.38%，A/S为3.59；在石灰配加比例为15%，河南铝土矿配加比例为85%，在溶出温度270℃，溶出时间为180分钟，采用拜耳法氧化铝生产工艺，其铝土矿中氧化铝相对溶出率为95.28%。
本发明实施例与对比例的生产工艺参数对比见表1。
表1
综上，本发明可有效的利用高铝预熔渣，同时降低工业氧化铝的生产成本，其中铝土矿中的氧化铝相对溶出率可达95%以上，本发明有效的利用了废弃二次资源高铝预熔渣，实现了该废渣的零排放，同时具有较好的产业化前景。

Claims (5)

1.利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、配料：高铝预熔渣15～20％，铝土矿80-85％；
所述高铝预熔渣主要成分重量百分比为Al2O3 50～60％，CaO在15～25％，SiO2 1～3％，MgO 3～8％，TiO2含量低于2％；主要物相以铝酸钙和镁铝尖晶石为主；
B、采用拜耳法生产氧化铝，方法如下：
1)混合铝土矿和高铝预熔渣，然后加入150-250g/L碳酸钠溶液并在200-280℃条件下碱溶1-3小时，过滤，得铝酸钠溶液；
2)铝酸钠溶液降低温度至50-75℃，加入氢氧化铝作晶种，搅拌至铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在950～1200℃温度下煅烧，得氧化铝。
2.根据权利要求1所述的利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，其特征在于：所述高铝预熔渣的溶出温度在200～280℃，溶出时间为1-3小时。
3.根据权利要求1所述的利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，其特征在于：所述碳酸钠溶液为200g/L。
4.根据权利要求1所述的利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，其特征在于：步骤1)在220℃条件下碱溶2小时。
5.根据权利要求1所述的利用高铝预熔渣生产氧化铝的方法，其特征在于：步骤2)所述搅拌时间至少12小时。
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