CN109704376B - 一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化铝生产技术领域，具体公开了一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法。该方法是将拟薄水铝石生产***得到的苛化液或将超细氢氧化铝生产***中的超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中部至赤泥一次洗涤沉降槽上部之间的任意位置，苛化液或者超细氢氧化铝产品洗液随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽。苛化液或超细氢氧化铝产品洗液在拜耳法生产***得以消化吸收，节约了蒸发汽耗。本方法还可以有效解决拜耳法生产***中铝酸钠溶液水解问题，溶出步骤可以进一步降低溶出料浆的分子比，提高了循环效率，因此可以有效解决拜耳法生产***提产乏力的瓶颈问题，为拜耳法节能降耗和提高循环效率找到一条理想途径。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝生产技术领域，特别是涉及一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，尤其是拜耳法联产拟薄水铝石生产方法或者拜耳法联产超细氢氧化铝生产方法。
背景技术
化学品氧化铝，是指除生产铝锭用氧化铝以外的氢氧化铝、氧化铝和含铝化合物，例如包括超细氢氧化铝和拟薄水铝石。以拟薄水铝石为例，拟薄水铝石也称假一水软铝石，又名一水合氧化铝，是一种氢氧化铝系列化工产品，其含水态为触变性凝胶。拟薄水铝石的空间结构为网状，晶体微观结构相单一度相对较高；同时，其也有较强的胶溶性和粘结性；除此之外，它更具有比表面积较高，孔容较大等多方面的特点。由于拟薄水铝石的物理性质，其在生活中大多情况会作为干燥剂、催化剂以及载体原料使用，而其衍生产品则可以广泛的使用在石油化工、氮肥、环境保护、医药制造以及防火技术材料中。拟薄水铝石是制取活性氧化铝的重要中间产物，属于一种特种氧化铝。拟薄水铝石加热转变成的γ-Al2O3常用作催化剂及其载体，是一种使用最为广泛的催化剂及其载体原料，约占工业上负载型催化剂的70％。目前国内生产拟薄水铝石的厂家主要有中铝股份山东分公司(山东淄博)、中铝山西铝厂(山西河津)、中铝贵州分公司(贵州贵阳)、温州精晶氧化铝有限公司，合计产能为5.5万吨/年。而实际国内的拟薄水铝石市场年需求量约为7.5万吨左右，缺口约2.5万吨，可见拟薄水铝石市场前景广阔。
化学品氧化铝的制造方法较多，目前我国大多主要为依托氧化铝企业生产化学品氧化铝，如拟薄水铝石产品，附图1所示即是从拜耳法***中分配出部分的拜耳法***用于拟薄水铝石产品的生产制备工艺流程图。现有的依托氧化铝企业生产拟薄水铝石的工艺流程中，大部分拜耳法***进入种分分解槽，按照拜耳法常规工艺生产铝锭用氧化铝，少部分的拜耳法***进入碳分分解槽进行碳分分解制备拟薄水铝石。碳分分解采用的中和剂为工业用的CO2气体。依托氧化铝企业生产拟薄水铝石产品，操作简单，成本较低，并能实现环保上的零排放、无污染，生产的产品为普通拟薄水铝石产品。拟薄水铝石生产工艺主要采用低温、低浓度、快速碳分的技术条件，其中分解的拟薄水铝石需要大量的水洗涤，每生产1吨拟薄水铝石大概需要49吨的水洗涤。如图1所示，在过滤洗涤槽中洗涤得到拟薄水铝石产品，Nk(苛性碱浓度)在7～9g/L的一次洗水送去配制石灰乳；Nk在0.5g/L左右的二次洗水一部分用来稀释拜耳法***来的拜耳法***，一部分去做拜耳法***的赤泥洗涤水。碳分后的过滤母液主要为碳碱，需要用石灰乳苛化至Nk为20～40g/L后再引入拜耳法***，进入拜耳法***后，将其送去蒸发***，需要蒸发至Nk为230～250g/L，大大增加了蒸发汽耗，增加了生产成本。同样，拜耳法联产超细氢氧化铝时，生产得到的超细氢氧化铝产品也需要大量的水进行洗涤，会产生大量的超细氢氧化铝产品洗液，目前也是进入蒸发***，增加了蒸发汽耗，增加了生产成本，见图2所示。
对于拜耳法***来讲，高压溶出后的矿浆经稀释脱硅槽稀释后需要沉降分离出赤泥，这一步骤在赤泥分离沉降槽内完成。赤泥分离沉降槽的溢流为粗液，经过叶滤机精制得到拜耳法***。生产过程中发现，拜耳法***的分子比(分子比即溶液中氧化钠与氧化铝的摩尔比)往往要比溶出料浆的分子比高，这是由于铝酸钠溶液水解造成的。铝酸钠溶液水解的产物为氢氧化铝和氢氧化钠，氢氧化铝进入赤泥外排，氢氧化钠则留在拜耳法***中，造成了***分子比升高；进入外排赤泥的氢氧化铝则造成了氢氧化铝产品的损失。低分子比的中等浓度的铝酸钠溶液水解是不可避免的，因为溶液的过饱和度高，溶液稳定性差。水解主要发生在赤泥分离沉降槽的底流部分，赤泥经洗涤后，其洗液分子比随之就会升高，用该洗液去稀释溶出料浆，就会抬高液相的分子比。现在在氧化铝行业，为了解决沉降***存在的水解问题，溶出步骤中溶出料浆的分子比不能太低，以减少水解，但是溶出料浆分子比高又会严重影响拜耳法的提产和循环效率，这一矛盾已经成了氧化铝拜耳法生产***提产乏力的瓶颈问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，化学品氧化铝可以是拟薄水铝石或者超细氢氧化铝，本发明方法一方面可以减少蒸发能耗，另一方面可以提高拜耳法生产***的循环效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，化学品氧化铝为拟薄水铝石或超细氢氧化铝；
生产的化学品氧化铝为拟薄水铝石时，将拟薄水铝石生产***中碳分分解后的过滤母液用石灰乳苛化至Nk为20～50g/L，得到苛化液，之后将所述苛化液送至赤泥分离沉降槽泥层中部至赤泥一次洗涤沉降槽上部之间的任意位置，所述苛化液随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽；
生产的化学品氧化铝为超细氢氧化铝时，将超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中部至赤泥一次洗涤沉降槽上部之间的任意位置，所述超细氢氧化铝产品洗液随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽。
进一步地，所述超细氢氧化铝产品洗液的Nk为30～70g/L。
优选地，所述苛化液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部。因为铝酸钠溶液的水解主要发生在赤泥分离沉降槽的底流部分，将所述苛化液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部，可以提高赤泥分离沉降槽底流部分液相的分子比，有效减少水解发生。
优选地，所述超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部。同样，是因为铝酸钠溶液的水解主要发生在赤泥分离沉降槽的底流部分，将所述超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部，可以提高赤泥分离沉降槽底流部分液相的分子比，有效减少水解发生。
优选地，所述苛化液进入赤泥分离沉降槽后，赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.3～1.6的铝酸钠溶液粗液、下部液相分子比1.6～2.5的浆体分布。
优选地，所述超细氢氧化铝产品洗液进入赤泥分离沉降槽后，赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.3～1.6的铝酸钠溶液粗液、下部液相分子比1.6～2.5的浆体分布。
赤泥分离沉降槽的作用是沉降分离出赤泥，在赤泥分离沉降槽内，槽中的上清液溢流至铝酸钠溶液收集容器，经叶滤送去分解析出氢氧化铝，卸渣口排出的浓赤泥浆为底流。赤泥分离沉降槽内上部是铝酸钠溶液粗液层，下部是包含赤泥及铝酸钠溶液粗液的浓赤泥浆层，也即泥层。所述苛化液或者所述超细氢氧化铝产品洗液进入赤泥分离沉降槽后，赤泥分离沉降槽内上部的铝酸钠溶液粗液层分子比为1.3～1.6，下部包含赤泥及铝酸钠溶液粗液的浓赤泥浆层液相的分子比为1.6～2.5。
进一步优选地，赤泥分离沉降槽内，从赤泥分离沉降槽顶部液面位置到液面以下1米的铝酸钠溶液区域分子比为1.3～1.6，从赤泥分离沉降槽底流出料口至沿着垂直高度方向向上1米的浆体区域液相分子比为1.6～2.5。
赤泥分离沉降槽的下部赤泥层液相分子比升高，也即底流液相分子比升高，铝酸钠溶液水解得以有效抑制。
本发明提供的拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，将苛化液或超细氢氧化铝产品洗液送入拜耳法生产***的赤泥分离沉降槽，进入赤泥分离沉降槽的泥层中下部，冲稀底流后到达赤泥一次洗涤沉降槽。这样一方面，苛化液或超细氢氧化铝产品洗液在拜耳法生产***得以消化吸收，不用再去蒸发浓缩，节约了蒸发汽耗。另一方面，苛化液或超细氢氧化铝产品洗液进入赤泥一次洗涤沉降槽还可有效抑制拜耳法沉降***的铝酸钠溶液水解。原来的赤泥分离沉降槽底流附液(底流附液即底流中的铝酸钠溶液)为低分子比中等过饱和铝酸钠溶液，固含高、温度低，稳定性很差，极易水解析出氢氧化铝，析出的氢氧化铝进入赤泥，造成氢氧化铝的损失。在将超细氢氧化铝产品洗液或苛化液送至赤泥分离沉降槽的泥层底部前，赤泥分离沉降槽中浆液的苛碱浓度为80～180g/L、赤泥固含量30～900g/L、固体铝硅比1.0～1.5，固含高，稳定性差。本发明将苛化液或超细氢氧化铝产品洗液送入拜耳法生产***的赤泥分离沉降槽，进入赤泥分离沉降槽的泥层中下部，就可以降低赤泥分离沉降槽底流附液的过饱和度以及固含，以苛性碱为主的苛化液或超细氢氧化铝产品洗液与赤泥分离沉降槽泥层或底流混合可以提高分子比，有效抑制水解的发生。采用本发明的方法可以有效解决铝酸钠溶液水解问题，这样在溶出步骤就可以进一步降低溶出料浆的分子比，从而提高了循环效率。因此，可以有效解决拜耳法生产***提产乏力的瓶颈问题，为拜耳法节能降耗和提高循环效率找到一条理想途径。
附图说明
图1是现有的氧化铝企业生产拟薄水铝石工艺流程图；
图2是现有的氧化铝企业生产超细氢氧化铝工艺流程图；
图3为本发明改进后的氧化铝企业生产拟薄水铝石工艺流程图；
图4为本发明改进后的氧化铝企业生产超细氢氧化铝工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
某氧化铝生产企业A，按照图1所示的工艺流程进行生产。工艺参数如下：
溶出浆液：200m3/h，Nk 260g/L，αk 1.41，赤泥A/S1.21；
赤泥一次洗液：Nk 58g/L，αk 1.59，180m3/h；
稀释脱硅槽浆液：Nk 165g/L，αk 1.45；
赤泥分离沉降槽底流：Nk 166g/L，αk 1.55；
弃赤泥：A/S1.25；
拜耳法***：αk 1.48。
根据本发明方法进行改进，改进后的工艺流程图见图3所示，具体改进如下：
将拟薄水铝石生产***中碳分分解后的过滤母液用石灰乳苛化至Nk为21g/L，得到苛化液，之后将苛化液送至赤泥分离沉降槽的泥层的中下部，分5处共加入苛化液40m3/h，之后随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽，赤泥一次洗涤沉降槽溢流赤泥一次洗液再经稀释脱硅槽进入赤泥分离沉降槽，在赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.46的铝酸钠溶液粗液、下部分子比1.71的浆体分布；其中，将苛化液送至赤泥分离沉降槽的泥层下部前，赤泥分离沉降槽中浆液的苛碱浓度为165g/L、赤泥固含量800g/L、固体铝硅比1.23。
采用改进后的工艺，工艺参数如下：
赤泥分离沉降槽的底流：Nk 110g/L，αk 1.71；
赤泥一次洗液：Nk 50g/L，αk 1.72；
稀释脱硅槽浆液：Nk 164g/L，αk 1.46；
弃赤泥：A/S1.22；
拜耳法***：αk 1.48。
显然，从赤泥分离沉降槽的底流液相及赤泥一次洗液αk及赤泥A/S可以看出：
原赤泥一次洗液的αk为1.59，经改进后变为αk值1.72，明显上升，借助纯苛性碱溶液的介入，主动提高分子比αk值，增加了溶液的稳定性，避免被动水解造成氧化铝的损失；
原赤泥分离沉降槽的底流液相：Nk 166g/L，αk 1.55，改进后为Nk 110g/L，αk1.71，Nk值下降，αk值上升，溶液浓度的下降和底流的稀释作用，为后续赤泥的洗涤和沉降创造了良好条件；
溶出浆液的赤泥A/S为1.21，原弃赤泥A/S为1.25，改进后弃赤泥A/S为1.22，较原弃赤泥明显下降，与溶出浆液的赤泥铝硅比接近，进一步说明了主动提高赤泥分离沉降槽底流溶液的分子比αk值，抑制了溶液中氧化铝的水解进入赤泥造成弃赤泥A/S的升高。
以上分析说明，改进后抑制了拜耳法生产***中铝酸钠溶液的水解，挽回水解损失，并且赤泥分离沉降槽的底流得以稀释，提高了赤泥沉降洗涤效率，蒸发每小时少蒸发35吨水，显著减少了蒸发能耗。
实施例2
某氧化铝生产企业B，按照图1所示的工艺流程进行生产。工艺参数如下：
溶出浆液：320m3/h，Nk 280g/L，αk 1.38，赤泥A/S1.18；
赤泥一次洗液：Nk 61g/L，αk 1.57，300m3/h；
稀释脱硅槽浆液：Nk 168g/L，αk 1.42；
赤泥分离沉降槽底流：Nk 165g/L，αk 1.53；
弃赤泥：A/S1.21；
拜耳法***：αk 1.45。
根据本发明方法进行改进，改进后的工艺流程图见图3所示，具体改进如下：
将拟薄水铝石生产***中碳分分解后的过滤母液用石灰乳苛化至Nk为50g/L，得到苛化液，之后将苛化液送至赤泥分离沉降槽的泥层中下部，分6处共加入苛化液60m3/h，之后随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽，赤泥一次洗涤沉降槽溢流赤泥一次洗液再经稀释脱硅槽进入赤泥分离沉降槽，在赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.49的铝酸钠溶液粗液、下部分子比2.21的浆体分布；其中，将苛化液送至赤泥分离沉降槽的泥层下部前，赤泥分离沉降槽中浆液的苛碱浓度为167g/L、赤泥固含量750g/L、固体铝硅比1.05。
采用改进后的工艺，工艺参数如下：
赤泥分离沉降槽的底流：Nk 120g/L，αk 1.70；
赤泥一次洗液：Nk 56g/L，αk 1.72；
稀释脱硅槽浆液：Nk 169g/L，αk 1.43；
弃赤泥：A/S1.19；
拜耳法***：αk 1.45。
同理，从赤泥分离沉降槽的底流液相及赤泥一次洗液αk及赤泥A/S可以看出，改进后抑制了拜耳法生产***中铝酸钠溶液的水解，挽回水解损失，并且赤泥分离沉降槽的底流预稀释提高了赤泥沉降洗涤效率，蒸发每小时少蒸发52吨水，显著减少了蒸发能耗。
实施例3
某氧化铝生产企业C，按照图2所示的工艺流程进行生产。参数如下：
超细氢氧化铝洗液：Nk 60g/L，αk 2.95，80m3/h；
溶出浆液：520m3/h，Nk 280g/L，αk 1.38，赤泥A/S1.20；
赤泥一次洗液：Nk 61g/L，αk 1.57，300m3/h；
稀释脱硅槽浆液：Nk 165g/L，αk 1.40；
赤泥分离沉降槽底流：Nk 165g/L，αk 1.53；
弃赤泥：A/S1.23；
拜耳法***：αk 1.46。
根据本发明方法进行改进，改进后的工艺流程图见图4所示，具体改进如下：
将超细氢氧化铝生产***中的超细氢氧化铝洗液送至赤泥分离沉降槽的泥层的中下部，分8处共加入超细氢氧化铝洗液80m3/h，之后随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽，赤泥一次洗涤沉降槽溢流赤泥一次洗液再经稀释脱硅槽进入赤泥分离沉降槽，在赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.45的铝酸钠溶液粗液、下部分子比2.11的浆体分布；其中，将超细氢氧化铝洗液送至赤泥分离沉降槽的泥层下部前，赤泥分离沉降槽中浆液的苛碱浓度为158g/L、赤泥固含量550g/L、固体铝硅比1.15。
采用改进后的工艺，工艺参数如下：
赤泥分离沉降槽的底流：Nk 129g/L，αk 1.71；
赤泥一次洗液：Nk 56g/L，αk 1.72；
稀释脱硅槽浆液：Nk 166g/L，αk 1.41；
弃赤泥：A/S1.21；
拜耳法***：αk 1.45。
同理，从赤泥分离沉降槽的底流液相及赤泥一次洗液αk及赤泥A/S可以看出，改进后抑制了拜耳法生产***中铝酸钠溶液的水解，挽回水解损失，并且赤泥分离沉降槽的底流预稀释提高了赤泥沉降洗涤效率，蒸发水减少，显著减少了蒸发能耗。
Claims (3)
1.一种拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，其特征在于，所述化学品氧化铝为拟薄水铝石或超细氢氧化铝；所述联产是通过将拜耳法生产***中的拜耳法***一部分进入拜耳法生产***的种分分解槽，一部分进入拟薄水铝石生产***中的碳分分解槽或超细氢氧化铝生产***中的分解槽来实现；
生产的化学品氧化铝为拟薄水铝石时，将拟薄水铝石生产***中碳分分解后的过滤母液用石灰乳苛化至Nk为20～50g/L，得到苛化液，之后将所述苛化液送至赤泥分离沉降槽泥层中部至赤泥一次洗涤沉降槽上部之间的任意位置，所述苛化液随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽；所述苛化液进入赤泥分离沉降槽后，赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.3～1.6的铝酸钠溶液粗液、下部液相分子比1.6～2.5的浆体分布；
生产的化学品氧化铝为超细氢氧化铝时，将超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中部至赤泥一次洗涤沉降槽上部之间的任意位置，所述超细氢氧化铝产品洗液的Nk为30～70g/L，所述超细氢氧化铝产品洗液随赤泥分离沉降槽的赤泥底流进入赤泥一次洗涤沉降槽；所述超细氢氧化铝产品洗液进入赤泥分离沉降槽后，赤泥分离沉降槽内形成上部分子比1.3～1.6的铝酸钠溶液粗液、下部液相分子比1.6～2.5的浆体分布。
2.根据权利要求1所述的拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，其特征在于，所述苛化液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部。
3.根据权利要求1所述的拜耳法联产化学品氧化铝生产方法，其特征在于，所述超细氢氧化铝产品洗液送至赤泥分离沉降槽泥层中下部。
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 102, unit 2, building A9, Jinke Yida science and Technology City, No.77, south section of Dongliu Road, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410000 Applicant after: Hunan lvmai Environmental Protection Technology Co., Ltd Address before: 410000 First Floor (Cluster Registration) of C1 Building, Jinke Yida Science and Technology City, 77 South Section of Dongliu Road, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Applicant before: HUNAN LVMAI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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